抗菌肽设计及其抗菌活性的测定文献综述

 2022-12-06 16:58:07

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题背景：

由于抗生素的滥用，抗生素耐药菌不断增多。一个关键问题是抗生素的滥用对人类共生微生物造成伤害，这在一定程度上扰乱人体自身菌群，对人类健康造成威胁1-3。细菌素是由某些细菌核糖体合成的抗菌肽或者抗菌蛋白4，具有高稳定性，高生物活性，低毒性的特点，相对于一些真核细胞产生的抗菌肽来说，其抗菌谱相对较窄，更具有针对性，这可能与其与细菌表面专一受体蛋白识别结合的性质有关5。同时由于其多肽的特性，细菌素比传统抗生素更适用于生物工程制备。故细菌素可以考虑作为传统抗生素的一种替代产品。

由乳酸杆菌产生的细菌素根据生化和基因特性分为三类6,7，I类细菌素为lantibiotics，这些细菌素分子量小，都经后翻译修饰，含有特殊的修饰基团；II类细菌素可分为IIa类，IIb类和IIc类，II类细菌素均为不含有修饰作用的小肽8,9。III类细菌素为热敏感性蛋白10。在这些类别中IIa类细菌素在食品行业，医药行业均有应用。IIa类细菌素分子量通常小于10kd，氨基酸数量在37-48个之间，其等电点为8-10。氨基酸测序发现IIa类细菌素高度亲水，氮端序列普遍带一个共同基序YGNGV(X)C(X)4C(X)V(X)4A（X表示任意一个氨基酸）11-13。各种IIa类细菌素的3D结构有所不同，各自针对的细菌也有所不同，鉴于此可以将其划分为亚类。IIa类细菌素第一个亚类N 端的beta;折叠的结构域由保守的二硫键和C端的alpha;螺旋维持，故其化学结构较为稳定14。

Sakacin P属于IIa类细菌素第一个亚类，由L. Curvatus产生，通常用来抑制食物微生物菌群，如Listeria monoytugenes,Enterococczts faecalis 等等。Sakacin P的多肽序列为KYYGNGVHCGKHSCTVDWGTAIGNIGNNAAANWATGGNAGWNK，N端含有典型II型细菌素的共同基序YGNGV，在C端含有一个共同基序IGNNxxANxxTGG。在研究其构效关系时发现，N端beta;折叠片层通过静电引力介导细菌素与靶细胞表面的结合15,16，若去除N端或将氮端换为中性beta;片层序列，活性将大大下降，同时N端结合的情况又影响C端疏水序列alpha;螺旋的穿孔效率，从而改变膜裂解的速度。而Sakacin P C端主要影响了其位点特异性，C端alpha;螺旋的结构域又作用于着细胞膜疏水孔径中的甘露糖磷酸转移酶系统（PTS）17,18，故C端对细菌素识别和活性有重要意义。对于李斯特菌这类敏感菌，Sakacin P的IC50可达0.01-0.61ng/ml，具有高效性19，但较为窄谱。

ISCT是一个从蝎子体内提取的线性细胞毒性抗菌肽，分子量为1501.9Da。由13个氨基酸组成其C端被氨基化，氨基酸序列为ILGKIWEGIKSLF-NH2。ISCT是较为广谱的一种抗菌肽，对G 和G-细菌均有作用。通过2D-NMR，发现ISCT一个在GLY3和Phe13 带有线性alpha;螺旋的短肽，在中间区域呈现弯曲。其作用机制为细胞膜上的磷脂上分子层，故存在一定的溶血毒性。通过溶血实验得出于5mu;M时，多肽溶血毒性已达20%20。

鉴于Sakacin P和ISCT各自的优劣势，将其属性得以组合，扬长避短是一项很好的研究策略。

二、课题目标：

根据原始细菌素和抗菌肽的构效关系，设计合成新型抗菌肽，通过微量稀释法测定新多肽的抗菌谱和抗菌活性，并采用溶血实验测定其溶血毒性。

三、实施方案：

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