[发明专利]蛙皮抗菌肽AR‑23改构的衍生多肽与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域中蛙皮抗菌肽AR-23改构的衍生多肽与应用。

背景技术

细菌对抗生素的耐药性已成为一个威胁人类健康的重大问题。抗菌肽(Antibacterial Peptide)是生物体产生的对抗外源性病原体侵袭致病作用的防御性肽类活性物质，是机体免疫防卫系统的重要组成部分，具有分子量小、热稳定和水溶性好，广谱抗菌等特点(Andrea G,Giovanna P,Silvia F.N.Antimicrobial peptides:an overview of a promising class of therapeutics.Central European Journal of Biology,2007,2(1):1-33)。

天然抗菌肽一般由10-50个氨基酸组成，C端富含亲水氨基酸，而N端则含较多疏水残基，具有双亲结构。研究表明，抗菌肽可通过“桶板”、“环形孔”和“毡毯”等模式在细菌表面形成孔洞、导致细胞膜崩解，最终导致细菌死亡。因其抗菌机理与抗生素完全不同，有望克服病原菌对抗生素的多重耐药，具有广阔的发展前景，然而抗菌肽用作抗生素还存在其对真核细胞的毒性较大的问题(Brogden KA.Antimicrobial peptides:pore formers or metabolic inhibitors in bacteria？Nat Rev Microbiol.2005；3(3):238-50)。

Melittin是欧洲蜜蜂Apis mellifera蜂毒的主要成分，具有抗菌肽的典型结构。Melittin由26个氨基酸组成，1-20位残基主要由疏水氨基酸。晶体研究表明，它是一种由2个α螺旋片段组成的螺旋-弯曲-螺旋的结构(Terwilliger T C&Eisenberg D.The structure of Melittin.J Biol Chem.1982；257,6016–6022)，其中1–10位氨基酸残基及13–26位氨基酸残基分别组成2段螺旋，而11–12残基形成弯曲。虽然，melittin在水中是以随机卷曲的单体形式存在，但当肽浓度增加，或加入盐后，它能够形成具有螺旋结构的四聚体(Tatham AS,Hider RC,Drake AF.The effect of counterions on melittin aggregation.Biochem J.1983Jun1；211(3):683-6)。与细胞膜的相互作用研究表明，melittin以barrel-stave机制(Papo N,Shai Y.Exploring peptide membrane interaction using surface plasmon resonance:differentiation between pore formation versus membrane disruption by lytic peptides.Biochemistry.2003Jan21；42(2):458-66)以类似清洁剂穿过地毯的方式(Ladokhin AS,White SH.'Detergent-like'permeabilization of anionic lipid vesicles by melittin.Biochim Biophys Acta.2001Oct1；1514(2):253-60)穿越细胞膜。由于melittin对各种生物膜均具有很强的亲和性，因而它对细菌、真菌、病毒及哺乳动物细胞均具有广泛的细胞毒性(Hancock RE，Sahl HG.Antimicrobial and host-defense peptides as new anti-infective therapeutic strategies.Nat Biotechnol，2006；24(12):1551-1557)。Melittin的非选择性细胞毒性可诱发较为严重的副作用，严重影响了其作为抗菌药物应用前景。研究表明，melittin的1-20氨基酸中，Leu-6、Lys-7、Val-8、Leu-9、Leu-13、Leu-16、Ile-17、Trp-19和Ile-20等氨基酸对抗菌及溶血作用均非常重要，删除任意一个氨基酸均会导致溶血活性急剧下降，并导致抗菌活性的减弱(Blondelle SE,Houghten RA.Hemolytic and antimicrobial activities of the twenty-four individual omission analogues of melittin.Biochemistry.1991May14；30(19):4671-8)。Asthana等发现在melittin的6–20位氨基酸残基上存在一个以6个亮氨酸或异亮氨酸组成的亮氨酸拉链基序(leucine zipper motif)，(Asthana N,Yadav SP,Ghosh JK.J Biol Chem.2004Dec31；279(53):55042-50)。Pandey用Ala替代Leu-9和/或Leu-16，也得到类似的结果(Pandey BK,Ahmad A,Asthana N.Biochemistry.2010Sep14；49(36):7920-9)。