国内外最新的抗菌肽研究进展

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国内外最新的抗菌肽研究进展

抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肽，分子量为 2 000~7 000 左

右，由 20~60 个氨基酸残基组成。Hultmark 等[1]从诱导的惜古比天蚕蛹淋巴液中分离到第 1种

抗菌肽，命名为天蚕素（cecropin）。此后，人们从各种植物、昆虫、两栖类动物、哺乳动

物、海洋生物、细菌、病毒等中发现了 1 700 多种抗菌肽，并且连续不断有新的抗菌肽发现。

多数抗菌肽是阳离子多肽，pI>7.0,活性结构具有两亲极性，因此易溶于水或有机溶剂[2].活性

多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌，而且不易被消化酶水解[3].抗菌肽被认为是现

有抗生素的最佳替代品，由于其重要的理论及应用价值而成为研究热点。本文综述了国内外最

新的抗菌肽来源、分类、功能及其应用研究进展。

1 抗菌肽的来源

抗菌肽的来源广泛，迄今为止，国内外报道大约有 1 700 多种抗菌肽被分离、鉴定出来，以天

然抗菌肽作模板进行人工合成的模拟肽已达数千种。

1.1 源于植物的抗菌肽

植物当中也存在一种抗菌肽，被称为植物防御素。硫堇是最早从植物中分离的抗菌肽，广泛存

在于植物的种子、叶及根的表皮细胞中，可以抑制多种植物病原细菌以及 20 多种病原真菌的

生长[4,5].迄今为止在植物中发现的抗菌肽分子中都含有二硫键。最近的研究表明，小麦抗菌肽

具有很好的杀利什曼原虫的作用[6].

1.2 源于昆虫的抗菌肽

昆虫是世界上种类最多的生物，来源于昆虫的抗菌肽更是难以估量，其中第一个抗菌肽就是从

昆虫体内发现的。昆虫抗菌肽属阳离子碱性多肽，可分为 4种类型：天蚕素类、昆虫防御素、

富含脯氨酸的抗菌肽、富含甘氨酸的抗菌肽[7].最近在昆虫体内发现的新抗菌肽有 hinnavin

Ⅱ、S1 家蚕抗菌肽、奢锦天牛天蚕素、防御素 NV、ASABF-6Cys-α acaloleptin isoform

5、armadilli-din、细菌素 1、OdVP1、SK84、富含脯氨酸肽 2等[8].

1.3 源于哺乳动物的抗菌肽

哺乳动物抗菌肽主要存在于中性粒细胞、黏膜和皮肤等[9].Cathelicidins 是哺乳动物中一大类抗

菌肽，最初是从猪的白细胞中分离到的[10],它具有抗革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌及人类免疫

缺陷病毒（HIV）活性。在猪、羊、马、牛、豚鼠、兔和山羊的嗜中性细胞中含有大量的

catheicidins,它们具有广谱抗菌性。人体抗菌肽有数种，以防御素较多。防御素是哺乳动物中研

究最多的一类抗菌肽，包括 α-防御素、β-防御素，在哺乳动物的白细胞、吞噬细胞或小肠的潘

氏细胞较为常见，特别是中性粒细胞中。Cathelicidins 有6个半胱氨酸，能形成3个稳定的二硫

键，具有十分广泛的抗菌谱，除抗细菌、真菌、病毒外，还对支原体、衣原体、螺旋体及一些

活性细胞（如肿瘤细胞）有杀灭作用[11].现已发现人防御素达 35 种以上，其中非常重要的防

御素有 10 种[23].

1.4 源于两栖动物的抗菌肽

目前已经从无尾两栖动物 8个属约 40 多种两栖类动物的皮肤中提取出了数百种抗菌肽，APD

数据库中就收录了其中 548 种[12].其中，蛙科是分布最广泛的两栖动物，几乎遍及各大洲，占

据着重要的生态地位，从它们皮肤中分离到的抗菌肽无论在种类上还是数量上都极其惊人[13].

两栖类抗菌肽多数具有广谱活性，抗细菌、病毒、真菌和寄生虫等，且具有溶血活性。

1.5 源于水生动物的抗菌肽

水生动物在这里主要包括鱼类、软体动物、甲壳类动物等。鱼类抗菌肽多数是从表皮黏液中分

离到的，研究在组织脏器（肝脏、脾脏、肾脏、鳃、血细胞、肠道等）中发现了 hep-cidins

cathelicidinsLEAP-2 chrysophsins 等抗菌肽。软体动物是重要抗微生物肽的来源，迄今发现的贻

贝防御素根据其初级结构、性质和共有的半胱氨酸序列分为防御素、mytilin 和myticin 3 种[14].

研究表明，抗菌肽主要存在于甲壳类动物血细胞和血浆中[15].还有一类甲壳动物抗菌肽源自血

蓝蛋白，包括从凡纳滨对虾血浆中和细角滨对虾血浆中分离到的小分子抗菌肽，对真菌具有抑

菌活性[16].

1.6 源于细菌的抗菌肽

迄今为止，细菌中已发现的抗菌肽有杆菌肽、短杆菌肽 S、多黏菌素 E和乳链菌肽 4种类型

[23].细菌抗菌肽也称细菌素，是由细菌在代谢中产生的一类具有抑菌活性的多肽。乳链球菌素

有预防牛的乳房炎的作用。现在，APD 数据库中收录的细菌抗菌肽有 200 多种，其中研究最

多、最深入的为乳酸菌产生的杆菌肽[17].

1.7 人工合成的抗菌肽

随着抗菌肽研究的不断深入，已经人工合成许多种抗菌肽，并且在医学上已有应用。利用抗菌

肽研制的药物已进入市场，如美国马盖宁制药公司研发出来的马盖宁药物可杀死病毒和肿瘤细

胞，柞蚕抗菌肽能抑制乙型肝炎和杀灭肿瘤细胞，在医药上已制成肾肝宁胶囊治疗肾炎及肝炎

等[18].

2 抗菌肽的分类

抗菌肽种类繁多，在自然界中分布十分广泛，根据抗菌肽的结构不同可分 4类[19],即含有两亲

性α-螺旋结构的抗菌肽、β-折叠型抗菌肽、具有环链结构的抗菌肽和伸展性螺旋结构类抗菌

肽。

2.1 α-螺旋结构的抗菌肽

α-螺旋结构的抗菌不含半胱氨酸，现在此类抗菌肽最多，天蚕素、滑瓜蟾素属于此类。天蚕素

抗菌肽又称为杀菌肽，1974 年瑞典科学家Boman 等[20]从惜古比天蚕蛹中发现了一种多肽类物

质，1980 年经过分离纯化后发现其具有免疫功能，并将其命名为天蚕素[21],这是第一个被发现

的天蚕素类抗菌肽，也是第一次人类真正意义上发现的抗菌肽。天蚕素不但在家蚕、柞蚕、果

蝇等体内均有广泛分布，而且在一些哺乳动物，如从猪小肠中可分离出的天蚕素 P1;另外，鸟

类体内也有分布[22].

2.2 β-折叠型抗菌肽

β-折叠型抗菌肽在分子内有 2个或 2个以上二硫键，动物防御素多数属此类结构，如绿蝇防御

素分子内有 6个半胱氨酸形成3个分子内二硫键，肽链C末段是带有拟 β转角的反向平行的 β

片层[23].这种抗菌肽的二级结构中还会存在一些螺旋结构。这类抗菌肽主要包括昆虫、植物、

哺乳动物类的防御素及富含脯氨酸的抗菌肽。

2.3 环链结构的抗菌肽

该类抗菌肽由于 C端形成一个分子内二硫键，形成环状结构，N端为线性结构。如牛的环状十

二肽、刺肩蝽中分离的抗菌肽（thanatin）以及青蛙皮肤细胞产生的 brevinins 和bacte necin 均属

于此类。

2.4 伸展性螺旋结构类抗菌肽

伸展性螺旋结构类抗菌肽缺少二级结构，一级结构中多含有某一种或几种氨基酸，如脯氨酸、

甘氨酸等，不含半胱氨酸，通常呈线型。在富含脯氨酸的昆虫抗菌肽分子中，脯氨酸含量通常

大于 25%,并且分子中常同时含有精氨酸和赖氨酸[24].富含脯氨酸的抗菌肽一级结构中有多个特

征性的 Pro-Arg-Pro 基序[25].某些富含脯氨酸的抗菌肽，在特定位置的氨基酸残基上还存在 O-

糖基化结构。

3 抗菌肽的作用抗菌肽有抗细菌、病毒、真菌、寄生虫、原虫及癌细胞的作用，且在免疫中起

重要作用。

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摘要：

国内外最新的抗菌肽研究进展抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肽，分子量为2000~7000左右，由20~60个氨基酸残基组成。Hultmark等[1]从诱导的惜古比天蚕蛹淋巴液中分离到第1种抗菌肽，命名为天蚕素（cecropin）。此后，人们从各种植物、昆虫、两栖类动物、哺乳动物、海洋生物、细菌、病毒等中发现了1700多种抗菌肽，并且连续不断有新的抗菌肽发现。多数抗菌肽是阳离子多肽，pI>7.0,活性结构具有两亲极性，因此易溶于水或有机溶剂[2].活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌，而且不易被消化酶水解[3].抗菌肽被认为是现有抗生素的最佳替代品，由于其重要的理论...

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