[发明专利]一种基于理性设计策略构建的广谱抗菌肽

说明书

本发明公开了一种广谱抗菌肽CA‑1，其氨基酸序列为GLLSVLGSVAKHVLPHVVPVIAEHLWKKLFKK‑NH₂。该广谱抗菌肽是结合现有的抗菌肽相关理论知识，对澳大利亚树蛙来源的天然抗菌肽Caerin1.1通过理性分子设计进行改造而得到的。抑菌实验结果表明，本发明的抗菌肽CA‑1具有广谱的抑菌效果，其对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有很好的抑制效果，抑菌浓度可达1~8μg/ml。经圆二色谱测定，抗菌肽CA‑1在205~220nm处有负值吸收峰，在TFE溶液中可形成α螺旋结构。

技术领域

本发明涉及一种广谱抗菌肽CA-1，更具体的说，涉及一种以澳大利亚树蛙皮肤腺来源的天然抗菌肽Caerin1.1为模板，在一定的理论基础上基于理性设计策略对其进行改造后得到的广谱抗菌肽CA-1，属于生物医学技术领域。

背景技术

到2050年全球预计有1000万人死于细菌感染。传统抗生素在治疗细菌感染性疾病方面取得了显著的效果，但由于人们对抗生素的滥用，微生物对传统抗生素产生越来越强烈的耐药性，一些超级细菌的出现更是让公共医疗卫生面临着极大的考验。人们迫切的需求其他的抗菌途径来缓解微生物耐药性对公共医疗卫生的困扰。抗菌肽因其良好的抗菌活性、广谱抗菌作用、分子量小、结构简单且不易产生耐药性等优良特性走进大众的视野，被认为是最具潜力的抗生素替代品，所以抗菌肽的研发具有十分重要的意义。

目前抗菌肽的作用机制主要可分为两种：一种是与细胞膜的相互作用，通过静电相互作用与细胞膜结合，破坏细胞膜的完整性，使核酸、蛋白质、离子等细胞内容物泄漏或阻碍细胞壁合成等，细菌最终死亡。如著名的melittin、Cecropin A。另一种则是通过膜渗透作用进入细胞内部，破坏细胞正常的生理代谢，造成功能紊乱，使其失活。如蜜蜂源抗菌肽Abaecin在发挥抗菌作用时穿过细胞膜，进入细胞内部与细菌细胞内部中影响蛋白质折叠以及核糖体的生物功能DnaK以及Hsp70结合。该机制影响细菌细胞的正常生理代谢和业务功能，间接的导致细菌细胞膜通透性升高，引发细菌的死亡，以此发挥抑菌效果。正是由于抗菌肽独特的抑菌机制使其不易产生耐药性。

利用原核生物与真核生物细胞膜在磷脂组成上的不同，使得抗菌肽具有选择性毒性，能够对外来的致病菌有毒害作用，而不损害宿主细胞。革兰氏阳性菌细胞壁中肽聚糖层较厚，且含有带负电的磷壁酸。革兰氏阴性菌细胞壁中含有带负电的中脂多糖（LPS），且两者细胞膜中都具有带负电的磷脂酰甘油（PG）、心磷脂（CL）、磷脂酰丝氨酸（PS）等磷脂物质。有利于与带正电的抗菌肽发生静电相互作用，使抗菌肽能够吸附在细菌的表面。而哺乳动物细胞膜上的磷脂组成主要是电中性的磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、鞘磷脂（SM）。其磷脂是不对称分布的，其兼性离子的磷脂分布在外层，而头部基团带负电荷的磷脂在内，面向细胞质。其与抗菌肽主要是通过疏水相互作用来起作用，而这种作用要弱于静电相互作用。其膜表面上含有能够保持磷脂双分子层稳定的的胆固醇。这些因素都是抗菌肽选择性的基础，能使抗菌肽具有良好的抑菌效果，且在一定的浓度范围内对哺乳动物细胞毒性较小甚至没有。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于理性设计策略构建的广谱强效抗菌肽CA-1。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先提供了一种广谱抗菌肽CA-1，其氨基酸序列为：Gly-Leu-Leu-Ser-Val-Leu-Gly-Ser-Val-Ala-Lys-His-Val-Leu-Pro-His-Val-Val-Pro-Val-Ile-Ala-Glu-His-Leu-Trp-Lys-Lys-Leu-Phe-Lys-Lys-NH₂，用单字母表示为GLLSVLGSVAKHVLPHVVPVIAEHLWKKLFKK-NH₂。