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抗菌肽作为饲料添加剂的研究最近几年才发展起来，还处于探索阶段，距形成成熟的技术、大规模的应用到动物生产中还有很多问题需要解决：①抗菌肽的天然资源有限，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽的主要手段。但化学合成的生产成本昂贵，目前还无法投入大规模的生产。而通过基因工程，在微生物中直接表达抗菌肽基因，可能会造成宿主微生物自杀而不能获得表达产物。以融合蛋白的形式表达抗菌肽基因，虽然可以克服这一缺点，但仍有表达产物少的问题。②与传统抗生素相比，昆虫抗菌肽的抗菌活性还不够理想。改造已有抗菌肽和设计新抗菌肽分子是创造高活力抗菌肽的有效途径。这就需要进一步研究抗菌肽结构与活性的关系和作用机理，为抗菌肽分子的改造和设计提供足够的理论依据。③抗菌肽在体内容易被蛋白酶水解，需要用脂质包被或对其进行化学修饰来保护，因此还需对它的释放机制、受体结合、降解活性及其类似物的结构与活性的关系进行研究。 但可以预见，随着抗菌肽基因工程技术研究的深入和分子生物学技术在抗菌肽上的成熟应用，不久将会有一批用现代生物技术方式大量生产且抗菌活性非常高的抗菌肽新产品出现，也意味着在饲料行业将会出现一个新的时代—“肽时代”
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近日，浙江大学医学院、良渚实验室（系统医学与精准诊治浙江省实验室） 许正平 / 盛静浩 课题组在国际胃肠病领域顶尖学术期刊 GUT 杂志在线发表了题为：Angiogenin Maintains Gut Microbe Homeostasis by Balancing α-Proteobacteria and Lachnospiraceae 的研究论文。
该研究利用临床样本、血管生成素（angiogenin，ANG）基因缺失小鼠和多种肠炎模型证明 肠道分泌的ANG通过差异调控α变形菌纲 （ α-Proteobacteria ） 和毛螺菌科 （ Lachnospiraceae ） 的生长而维持肠道微生态平衡； Ang1 缺失导致肠道菌群紊乱，促进小鼠肠炎进展。
生活中每个人都有过肚子疼、拉肚子、没有食欲等类似经历，让人真切体会到肠道不适的感受，并希望拥有一个 健康 肠道。不幸的是，一种 叫炎症性肠病 （inflammatory bowel disease，IBD）的消化道疾病发病率在我国正逐年提高，它的特征是消化道慢性炎症，临床表现为反复发作的腹泻、腹痛、便血等，而且随着病情的逐步进展，IBD 患者会出现消化道的结构和功能障碍，严重损害患者及其家属的生活质量，被称为“绿色癌症”。
目前认为，遗传易感基因和多种环境因子共同导致了IBD的发生，但具体发病机制仍不明了。为深入了解IBD的发病机制，寻找IBD的预防、诊断和有效治疗途径，各国研究人员正从多个角度进行 探索 ，已有许多研究证明肠道菌群在IBD发生发展中起到重要作用。
肠道菌群 是指定植于人体消化道内的所有细菌。虽然我们常常忽略肠道菌群的存在，但实际上它们对机体 健康 起到了非常重要的作用。肠道菌群是一个多元化和充满活力的细菌群落，研究显示一个 健康 成年肠道菌群有1000种以上，总数量多达约4×10E13个，与人体细胞数量相当。
种类繁多的肠道菌群组成一个庞大而复杂的微生态系统，具有帮助消化、促进肠道细胞分化、保护宿主免受病原体侵染、刺激和调节免疫系统等诸多功能，被认为是一个“隐藏的器官”。但是，在内外因素的影响下，肠道菌群可能出现结构和/或功能失调，紊乱的肠道菌群会诱发多种疾病。
肠道会分泌一类具有抗菌活性的小分子蛋白，即 抗菌肽 （antimicrobial peptides，AMPs），它们主要是由肠道潘氏细胞和肠上皮细胞分泌，种类繁多，具有广谱的抗细菌、真菌和病毒活性。目前发现的肠道抗菌肽包括防御素家族、组织蛋白酶抑制素、再生胰岛衍生蛋白家族、核糖核酸酶家族、溶菌酶家族等。
临床检测和实验室研究表明， 抗菌肽表达异常与IBD的发生发展密切相关 。然而，目前对抗菌肽“个性化”的体内抗菌作用缺乏研究，也尚未建立抗菌肽调节的特定菌群与IBD的关联。因此，深入而精细地 探索 抗菌肽-细菌-IBD的相互作用并阐明其调控机制，可能为IBD的诊治提供新的路径。
许正平/盛静浩课题组利用临床样本、血管生成素（angiogenin，ANG）基因缺失小鼠和多种肠炎模型证明肠道分泌的ANG通过差异调控α变形菌纲（α-Proteobacteria）和毛螺菌科（Lachnospiraceae）的生长而维持肠道微生态平衡；Ang1缺失导致肠道菌群紊乱，促进小鼠肠炎进展。
该研究团队发现， 健康 肠道可向肠腔中分泌适量的ANG蛋白，而IBD患者ANG的含量只有约正常人的一半 。为了回答ANG分泌不足是否与IBD发生发展相关，他们对 Ang1 基因缺失小鼠和野生型小鼠进行肠炎诱导，发现 Ang1 缺失小鼠肠炎症状显著加重。
进一步，他们把 Ang1 基因缺失小鼠的粪便转移到野生型小鼠肠道中，发现后者的肠炎症状也明显加重，以上证据提示 ANG可以通过调节肠道菌群而影响IBD进程 。
然后，利用高通量测序技术，他们发现 Ang1 缺失小鼠肠道菌群变化显著，主要特征为α变形菌纲增多和毛螺菌科减少。更有意义的是，他们通过细菌培养与鉴定技术，筛选到了受ANG调控的菌种，分别为属于α变形菌纲的缺陷短波单胞菌（B. diminuta）和少动鞘氨醇单胞菌（S. paucimobilis），属于毛螺菌科的 Anaerostipes sp. 和 Blautia sp. ，并且在小鼠模型上证实前者具有促进肠炎的作用，而后者恰恰相反，可以抑制肠炎发生。
以上结果提示 这些差异菌种可作为临床诊断IBD的指标，且两个毛螺菌科菌株具有预防或治疗IBD的潜能，将来可能开发为应用于临床的益生菌制剂 。
接着，该团队 揭示了ANG调控肠道菌群的机制 。通过体外抗菌实验和扫描电镜等手段，他们发现ANG能选择性地结合并有效杀伤α变形菌纲；进一步体外细菌培养实验显示，α变形菌纲菌种与毛螺菌科菌种存在着相互抑制作用，解释了为什么ANG在能抑制α变形菌纲的同时可以促进毛螺菌科的生长。
最后，研究团都 探索 了ANG调节肠道菌群及减轻IBD的可行性。通过给 Ang1 缺失小鼠消化道补充重组ANG1蛋白，小鼠肠道菌群紊乱得到有效回复，肠炎症状也明显减轻。 这为ANG的临床转化应用提供了实验证据的支持 。
据悉，浙江大学医学院、良渚实验室（系统医学与精准诊治浙江省实验室） 许正平 教授和 盛静浩 讲师为该论文的共同通讯作者。浙江大学医学院博士研究生 孙德森 、博士后 白荣盘 和浙江大学医学院附属邵逸夫医院普外科主任医师 周伟 为该论文的共同一作。该研究成果得到国家自然科学基金和浙江省自然科学基金经费资助。
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单玲玲，李小勤，郑小淼，赵鑫鑫，冷向军。不同形式蛋氨酸对建鲤生长性能及血清游离氨基酸含量的影响。水生生物学报，2015,39(2)：259-266。 秦巍仑，杨 毅，冷向军，吴 江。植酸酶替代磷酸二氢钙对建鲤生长和消化酶活性的影响。上海海洋大学学报，2015，24(3)：383-390 马飞,李小勤,李百安，甘甜，冷向军。饲料加工方式及维生素添加量对罗非鱼生长、营养物质利用率和血清生化指标的影响。动物营养学报，2014，26（9）：2892-2901 甘甜，冷向军，郭婷，胡静，魏静，李小勤。草鱼PAX7基因的克隆、序列分析及组织表达。生物技术通报，2014，(11)：152-158 冷向军。水产膨化饲料使用中的几个问题。饲料工业，2014，35(8)：1-5柴仙琦，冷向军，张明，刘国锋，唐鹏。酶制剂在水产饲料中的应用及研究进展。饲料工业，2014，35(2)：32-36 刘波，冷向军，李小勤，李乃顺，柴仙琦。中草药对凡纳滨对虾生长、血清非特异性免疫和肌肉成分的影响。上海海洋大学学报，2014，23（4）：528-534李乃顺，冷向军，李小勤，刘波，柴仙琦，李忠铭，郑小淼。绿原酸对草鱼鱼种生长、非特异性免疫和肉质影响的初步研究。水生生物学报，2014，38(4)：619-626刘波，冷向军，李小勤，李乃顺，柴仙琦。杜仲对凡纳滨对虾生长、血清非特异性免疫和肌肉成分的影响。中国水产科学，2013，20(4)：869-875冷向军，田娟，陈丙爱，李小勤，文华。罗非鱼对晶体蛋氨酸、包膜蛋氨酸利用的比较研究。水生生物学报，2013，37(2)：235-242谭崇桂，冷向军，李小勤，粟雄高，刘波，柴仙琦。多糖、寡糖、蛋白酶对凡纳滨对虾生长、消化酶活性及血清非特异性免疫的影响。上海海洋大学学报，2013,22(1)：93-99 张娟娟, 李小勤, 冷向军, 韩志英, 张飞鸽, 吴世林.虾青素在虹鳟体内的沉积与降解研究.水产学报，2012，36(12)： 1871-1879 张娟娟，李小勤，冷向军，韩志英，张飞鸽。蛋白酶对虹鳟生长和肠道组织结构的影响。大连海洋大学学报， 2012,27(6):534-538汪立平; 穆昭艳; 张大兵; 赵勇; 冷向军。异甘露聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质分析。食品工业科技，2012，33(16)：213-216 柴仙琦，冷向军，李小勤，单玲玲，宋宏斌.抗菌肽对凡纳滨对虾生长和血清非特异性免疫指标的影响.淡水渔业，2012，42(4)：59-62冷向军。水产饲料行业标准分析与建议-营养指标。饲料工业，2012,33(14):1-6陈来，冷向军，李小勤，王晓芳，李乃顺，周璐颖，章樟红，董 晰，姚劲挺，施淑娴。优化HPLC法测定棉粕中游离棉酚含量的研究。动物营养学报。2012,24(7):1320-1328 秦洁，叶元土，冷向军，蔡春芳，宋亮，许凡，张宝彤，萧培珍，张波，王丽宏。草鱼肝细胞的分离与原代培养。中国实验动物学报，2012，20(3)：33-39. 粟雄高，李小勤，冷向军，谭崇桂，刘波，柴仙琦。酵母培养物和芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长、蛋白酶活性和免疫性能的影响。海洋渔业，2012，34(2)：168-175李忠铭，冷向军，李小勤，朱瑞俊，关磊，李乃顺。脆化草鱼生长性能、肌肉品质、血清生化指标和消化酶活性分析。江苏农业科学，2012，40(3)：186-189吴小凤，李小勤，冷向军，关磊，郭婷。草鱼JAK2基因片段的克隆及其组织表达分析。上海海洋大学学报2012，21(1)：21-27 蒋春琴， 冷向军，李小勤， 季晓琳， 施登科。醋酸棉酚对异育银鲫生长性能、血清生化指标和棉酚残留的影响。动物营养学报。2012，24(1)：168-175
华南农业大学教授黄自然及其研究组从我国特有物种柞蚕蛹中经人工诱导和提取的产物（溶菌酶）--抗菌肽，是经过十几年的努力取得的一项首创性科研成果。抗菌肽医药产品即以生物工程方法将抗菌肽纯化为一类新型药物。具有广谱性杀菌作用，并能抑制乙型肝炎病毒的复制。特别是对耐药性细菌，抗菌肽有较强杀灭作用，并能选择性杀伤肿瘤细胞，是一种具有作用靶点及新作用机制的化合物。南开大学、天津大学和大港油田联手攻关，成功地从苍蝇体内分离出抑制多种病源菌和病毒的抗菌肽。目前多种抑菌实验已经完成，科研人员正在着手进一步纯化从苍蝇幼虫体内提取出的抗菌肽。中国科学院上海生化与细胞所张永莲等人对名为Binlb的鼠源新基因的功能研究取得突破（批准号：39893320）。该基因只在附睾头部上皮细胞中特异表达具有抗菌功能的多肽，生育旺期表达最高。这是目前第一个发现与附睾防御系统相关的天然抗菌肽，人体也类似，也是国际上发现的第一个与男性生殖系统炎症相关的功能基因，第一次证实附睾具有免疫系统。其研究成果：《大鼠生殖系统中的一个抗菌肽基因》，于2001年3月在《Science》上发表，是我国生命科学基础研究成果第一次在《Science》上刊载。中国水稻所黄大年教授主持的蚕抗菌肽B基因转化水稻的研究，抗菌肽B基因转化植株表现出对白叶枯病合细条病的抗性有明显提高,为水稻白叶枯病的抗性育种提供了一条新的途径.将该基因导入推广品种,可以获得农艺性状保持优良.另外,转基因第二代植株仍然表现对白叶枯病合细条病的抗性。中国农业科学院生物技术研究中心研究员贾士荣完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成，构建了表达载体，并将这些基因成功地导入我国七个马铃薯主栽品种(品系)，获得1050个转基因株系，经多年多点抗病性鉴定,初步筛选出三个较起始品种抗病的株系。黄亚东，郑青，王林川，廖富苹，黄自然等采用病毒载体pAcGP67B，通过PCR点突变技术将柞蚕抗菌肽基因起始密码ATG删除以利于形成信号肽切除位点的编码序列。gp67信号肽的插入能引导表达产物分泌到细胞外而便于表达产物的鉴定及其生物活性的测定，对柞蚕抗菌肽D基因重组杆状病毒表达载体的构建及其表达。
单玲玲，李小勤，郑小淼，赵鑫鑫，冷向军。不同形式蛋氨酸对建鲤生长性能及血清游离氨基酸含量的影响。水生生物学报，2015,39(2)：259-266。 秦巍仑，杨 毅，冷向军，吴 江。植酸酶替代磷酸二氢钙对建鲤生长和消化酶活性的影响。上海海洋大学学报，2015，24(3)：383-390 马飞,李小勤,李百安，甘甜，冷向军。饲料加工方式及维生素添加量对罗非鱼生长、营养物质利用率和血清生化指标的影响。动物营养学报，2014，26（9）：2892-2901 甘甜，冷向军，郭婷，胡静，魏静，李小勤。草鱼PAX7基因的克隆、序列分析及组织表达。生物技术通报，2014，(11)：152-158 冷向军。水产膨化饲料使用中的几个问题。饲料工业，2014，35(8)：1-5柴仙琦，冷向军，张明，刘国锋，唐鹏。酶制剂在水产饲料中的应用及研究进展。饲料工业，2014，35(2)：32-36 刘波，冷向军，李小勤，李乃顺，柴仙琦。中草药对凡纳滨对虾生长、血清非特异性免疫和肌肉成分的影响。上海海洋大学学报，2014，23（4）：528-534李乃顺，冷向军，李小勤，刘波，柴仙琦，李忠铭，郑小淼。绿原酸对草鱼鱼种生长、非特异性免疫和肉质影响的初步研究。水生生物学报，2014，38(4)：619-626刘波，冷向军，李小勤，李乃顺，柴仙琦。杜仲对凡纳滨对虾生长、血清非特异性免疫和肌肉成分的影响。中国水产科学，2013，20(4)：869-875冷向军，田娟，陈丙爱，李小勤，文华。罗非鱼对晶体蛋氨酸、包膜蛋氨酸利用的比较研究。水生生物学报，2013，37(2)：235-242谭崇桂，冷向军，李小勤，粟雄高，刘波，柴仙琦。多糖、寡糖、蛋白酶对凡纳滨对虾生长、消化酶活性及血清非特异性免疫的影响。上海海洋大学学报，2013,22(1)：93-99 张娟娟, 李小勤, 冷向军, 韩志英, 张飞鸽, 吴世林.虾青素在虹鳟体内的沉积与降解研究.水产学报，2012，36(12)： 1871-1879 张娟娟，李小勤，冷向军，韩志英，张飞鸽。蛋白酶对虹鳟生长和肠道组织结构的影响。大连海洋大学学报， 2012,27(6):534-538汪立平; 穆昭艳; 张大兵; 赵勇; 冷向军。异甘露聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质分析。食品工业科技，2012，33(16)：213-216 柴仙琦，冷向军，李小勤，单玲玲，宋宏斌.抗菌肽对凡纳滨对虾生长和血清非特异性免疫指标的影响.淡水渔业，2012，42(4)：59-62冷向军。水产饲料行业标准分析与建议-营养指标。饲料工业，2012,33(14):1-6陈来，冷向军，李小勤，王晓芳，李乃顺，周璐颖，章樟红，董 晰，姚劲挺，施淑娴。优化HPLC法测定棉粕中游离棉酚含量的研究。动物营养学报。2012,24(7):1320-1328 秦洁，叶元土，冷向军，蔡春芳，宋亮，许凡，张宝彤，萧培珍，张波，王丽宏。草鱼肝细胞的分离与原代培养。中国实验动物学报，2012，20(3)：33-39. 粟雄高，李小勤，冷向军，谭崇桂，刘波，柴仙琦。酵母培养物和芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长、蛋白酶活性和免疫性能的影响。海洋渔业，2012，34(2)：168-175李忠铭，冷向军，李小勤，朱瑞俊，关磊，李乃顺。脆化草鱼生长性能、肌肉品质、血清生化指标和消化酶活性分析。江苏农业科学，2012，40(3)：186-189吴小凤，李小勤，冷向军，关磊，郭婷。草鱼JAK2基因片段的克隆及其组织表达分析。上海海洋大学学报2012，21(1)：21-27 蒋春琴， 冷向军，李小勤， 季晓琳， 施登科。醋酸棉酚对异育银鲫生长性能、血清生化指标和棉酚残留的影响。动物营养学报。2012，24(1)：168-175
由动物体产生的、极少量即可引起中毒的物质。 动物毒素大多是有毒动物毒腺制造的并以毒液形式注入其他动物体内的蛋白类化合物，如蛇毒、蜂毒、蝎毒、蜘蛛毒、蜈蚣毒、蚁毒、河豚毒、章鱼毒、沙蚕毒等以及由海洋动物产生的扇贝毒素、石房蛤毒素、海兔毒素等。毒液中还会有多种酶。 根据毒素的生物效应，动物毒素可分为神经毒素、细胞毒素、心脏毒素、出血毒素、溶血毒素、肌肉毒素或坏死毒素等。 不同动物所制造的毒素种类和生物效应均不相同，如蜂毒主要是神经毒素、溶血毒素和酶；蝎毒含神经毒素和酶；蜘蛛毒素含10多种蛋白、坏死毒素和酶；蛇毒所含毒素类型因蛇的种、属不同而有很大差异。动物毒素对人与动物有毒害作用，但也有一定药用价值。是农药开发的潜在资源。根据沙蚕毒的化学结构，已合成出类似物杀虫剂杀螟丹、杀虫双、杀虫环等，并已大量生产应用。 抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类分子量在4KD左右，具有抗菌活性的碱性多肽物质。最初，人们在研究北美天蚕的免疫机制时，发现其滞育蛹经外界刺激诱导后，其血淋巴中产生了具有抑菌作用的多肽物质，这类抗菌多肽被命名为天蚕素(Cecropins)。后来，从其他昆虫以及两栖类动物、哺乳动物中，也分离到结构相似的抗菌多肽。迄今为止，在不同动物组织中已发现了很多具有抗菌作用的蛋白质和多肽，已有70多种抗菌多肽的结构被测定，抗菌肽的概念得到了极大的扩展。 根据抗菌肽的结构，可将其分为5类：(1)单链无半胱氨酸残基的α-螺旋，或由无规卷曲连接的两段α-螺旋组成的肽；(2)富含某些氨基酸残基但不含半胱氨酸残基的抗菌肽；(3)含1个二硫键的抗菌多肽；(4)有2个或2个以上二硫键、具有β-折叠结构的抗菌肽；(5)由其它已知功能的较大的多肽衍生而来的具有抗菌活性的肽。其中最早分离到的Cecropins和从非洲爪蟾中分离到的Magainins等属于第一类抗菌肽，通常也将其称为Cecropin类抗菌肽，目前对此类抗菌肽的研究也较深入。 抗菌肽的生物学效应 抗菌肽具有广谱抗菌活性，对细菌有很强的杀伤作用，尤其是其对某些耐药性病原菌的杀灭作用更引起了人们的重视。 除此之外，人们还发现，某些抗菌肽对部分病毒、真菌、原虫和癌细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合过程。 抗菌肽的广泛的生物学活性显示了其在医学上良好的应用前景。 抗菌肽的作用机制 自从发现抗菌肽以来，已对抗菌肽的作用机理进行了大量研究。目前已知的是，抗菌肽是通过作用于细菌细胞膜而起作用的，在此基础上，提出了多种抗菌肽与细胞膜作用的模型。但严格地说，抗菌肽以何种机制杀死细菌至今还没有完全弄清楚。 目前一般认为,Cecropin类抗菌肽作用于细胞膜，在膜上形成跨膜的离子通道，破坏了膜的完整性，造成细胞内容物泄漏，从而杀死细胞。 对于抗菌肽破坏膜的完整性，使细胞内外屏障丧失，从而杀死细菌这一观点已得到基本统一的认识，但对其具体作用过程、是否存在特异性的膜受体、有无其它因子协同等问题尚不十分清楚，存在不同看法。不同抗菌肽的作用机制可能不一样，尚有待进一步研究 抗菌肽基因工程 抗菌肽在动物体内含量极微。从动物体内提取抗菌肽产量低、费时长、工艺复杂、费用昂贵，无法实现大规模生产，这成为制约抗菌肽进入实际应用的最大障碍。因此，开展抗菌肽基因工程研究具有重要意义。 目前，已进入临床应用的基因工程药物多数是采用原核表达系统生产的，但由于抗菌肽对细菌的杀伤作用，不能用原核表达系统直接表达具有生物活性的抗菌肽，而如果采用融合蛋白的形式表达，将给表达产物的后处理带来很大麻烦。因此，国内外的研究者多采用真核表达系统进行抗菌肽基因工程研究。 近年来，以酵母为基因工程受体菌的研究引起人们的重视，酵母具有比大肠杆菌更完备的基因表达调控机制和对表达产物的加工修饰及分泌能力，并且不会产生内毒素，是基因工程中良好的真核基因受体菌。自1978年Hinnen等首先试验酵母转化成功后，已有人干扰素基因、乙型肝炎表面抗原基因、α-淀粉酶基因等数十种外源基因在酵母中获得表达。国内研究者大量研究表明，利用酵母表达抗菌肽是一条可行的道路，如能在表达产率上得到进一步提高，将为抗菌肽早日进入临床应用奠定良好的基础。 一、概述 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，分子量在2000～7000左右，由20～60个氨基酸残基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。世界上第一个被发现的抗菌队是1980年由瑞典科学家G.Boman等人经注射阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽，定名为Cecropins。此后数年间，人们相继从细菌、真菌、两栖类、昆虫、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的多肽。由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性，因而命名为“antibactetial pepiides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。随着人们研究工作的深入开展，发现某些抗细菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用，因而对这类活性多肽的命名许多学者倾向于称之为”peptide antibiotics”一多肽抗生素。 二、抗菌肽的理化性质、作用机理和作用范围 天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽，水溶性好，分子量大约为4000道尔顿左右。大部分抗菌肽具有热稳定性，在l00℃下加热10～15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点大于7，表现出较强的阳离子特征。同时，抗菌肽对较大的离子强度和较高或较低的pH值均具有较强的抗性。此外，部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。 抗菌肽功能从目前的研究结果来看，一般认为抗菌肽杀菌机理主要是作用于细菌的细胞膜，破坏其完整性并产生穿孔现象，造成细胞内容物溢出胞外而死亡。首先由静电吸引而附于细菌膜表面，疏水性的C端插入膜内疏水区并改变膜的构象，多个抗菌肽在膜上形成离子通道而导致某些离子的逸出而死亡。亦有学者认为抗菌肽作用于膜蛋白引起凝聚、失活及离子通道，引起膜渗透性改变而导致死亡，亦有学者提出抗菌肽是否存在特异性的膜受休及有无其它因子的协同作用等问题。不同类别的抗菌肽的作用机理可能不一样。 抗菌肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。某些抗菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用。 1. 抗菌肽对细菌的杀伤作用 抗菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。国内外已报道至少有113种以上的不同细菌均能被抗菌肽所杀灭。 2．抗菌肽对真菌的杀伤作用 最先发现具有抗真菌作用的抗菌肽是从两栖动物蛙的皮肤中分离到的蛙皮素（Magainins），它不仅作用于C+、C-，对真菌及原虫亦有杀伤作用。Defensins是一种动物细胞内源性杀菌多肽，是从吞噬细胞中分离出来的，具有很宽的抗菌谱，对G+的杀伤作用大于对G-的杀伤作用，它也作用于真菌和部分真核细胞。Cecropin A及其类似物如天蚕素——蜂毒素杂合肽对感染昆虫的真菌具有一定的杀伤作用。 3．抗菌肽对原虫的杀伤作用 抗菌肽Magainins对原虫有杀伤作用。实验证明抗菌肽可以杀死草履虫、变形虫和四膜虫。柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫亦有杀伤作用。 4. 抗菌肽对病毒的杀伤作用 Melitiin和Cecropins在亚毒性浓度下通过阻遏基因表达来抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin1 和Moderln－5对疱疹病毒HSV－1和HSV－2有一定的抑制效果。这些肽对病毒被膜直接起作用，而不是抑制病毒DNA的复制或基因表达。 5．抗菌肽对癌细胞的杀伤作用 抗菌肽对正常哺乳动物细胞及昆虫细胞无不良影响，但对癌细胞株则有明显杀伤作用。这种选择性机理可能与细胞骨架有关。已有有关抗菌肽对宫颈癌细胞、直肠癌细胞及肝癌细胞的杀伤作用与剂量相关的效应的报道。 三、抗菌肽的发展现状 迄今为止，从不同的生物体内诱导分离获得的抗菌肽已不下200多种，仅从昆虫中分离获得的就多达170余种。人们根据抗菌肽的来源及结构性质进行了分类。根据抗菌肽的结构，可将其分为5类 1．具有螺旋结构的线性多肽 cecropins是第一个被发现的动物抗菌肽，1980年，由Boman等从美国天蚕蛹中分离得到。该类多肽抗生素一般含有37～39个氨基酸残基，不含半胱氨酸，其N端区域具有强碱性，可形成近乎完美的双亲螺旋结构，而在C端区域可形成疏水螺旋，两者之间有甘氨酸和脯氨酸形成的铰链区，多数多肽的C端被酰胺化，酰胺化对其抗菌活性具有重要作用。此后，人们相继从家蚕、柞蚕、果蝇、麻蝇中分离到了cecropins类抗菌肽。1989年，Lee等人从猪小肠中分高到了cecropin P1，说明了cecropins可能在动物中广泛存在。cecropins对革兰阳性菌、阴性菌部具有很强的杀伤力，而对真菌和真核细胞没有毒性。目前cecropins已被人工合成并已商品化。 magainins也是较早发现的一类具有双亲螺旋结构的抗菌肽。最初是从蟾蜍的皮肤中分离得到的，后来在哺乳动物的神经组织和肠组织中发现了其类似物。magainins对革兰阳性菌、阴性菌、真菌、原生动物都有杀伤作用，但是对革兰阴性菌的活性比cecropins要低10倍左右。 此外，从一些动物的再生性器官和两栖类的多种组织器官中分离得到了一些具有螺旋结构的多肽，如来源于南美蛙的dermaseptin和来源于树蛙的bombininh。 2．富含某种氨基酸的线性多肽 apidaecins是从蜜蜂中分离得到的富含脯氨酸的多肽抗生素，一般含有16～18个氨基酸残基，其中脯氨酸含量高达33％，精氨酸含量可达17％。apidaecins对某些革兰阴性菌具有很强的活性，而对革兰阳性菌不起作用。apidaecins对某些革兰阴性的植物病原菌和肠杆菌科的致病菌的高杀伤力，使其在植物抗细菌病基因工程和食品工业中有着很好的应用前景。 drosocin是来源于果蝇的一种富含脯氨酸的抗菌肽，在结构上与apidaecins具有一定的相似性，但是在其11位的苏氨酸羟基上连接着一个O－二糖链（－N－乙酰半乳糖胺－半乳糖。） coleoptericin和hemiptericin分别来源于鞘翅目和半翅目昆虫，一级结构中富含甘氨酸，分子量一般较大。Oppenheim等人从人的腮腺和下颌腺分泌物中分离得到了一组富含组氨酸的抗菌肽，长度在7～38个氨基酸残基不等，被称为histatins。对于引起口腔感染的多种微生物具有活性。indolicidin是来源于牛中性粒细胞的多肽抗生素，因其13个氨基酸中含有5个色氨酸而得名。其C端是酰胺化的。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有很强的杀菌活性。 3．含有一个二硫键的多肽 这是一类数量很少的抗菌肽，第1个被发现的这类多肽是bactenecin，来源于牛中性粒细胞。其12个氨基酸中含有4个精氨酸，在其第2位和第11位氨基酸残基间形成二硫键。bactenecin对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有活性。这类多肽中还包括一些来源于蛙类皮肤的多肽抗生素，一般在C端有一个由7个氨基酸形成的“loop”和一个长的N端“尾巴”，如brevinin-1,brevinin-2。 4．含有两个或两个以上二硫键的多肽 这类多肽的典型代表是defensins，最初发现的α－defensins来源于哺乳动物的组织中，一般含有29～34个氨基酸残基，其中6个保守的半胱氨酸形成3个分子内二硫键，此外，其第6位和第15位的精氨酸，第24位的甘氨酸也是保守的。α－defensins可形成3层的β片层结构，通过3个二硫键和Arg-6与Glu-24之间的盐桥而被稳定。目前，defensins已被合成并已商品化。defensins对多种细菌和某些真菌具有杀伤作用，并且对真核细胞有一定的毒性。defensins对革兰阳性菌的活性比革兰阴性菌强。defenssins的活性比cecropins弱，并且通常在低离子强度下起作用。 β－defensins比α－defensins大一些，一般含有38～42个氨基酸残基。都含有3个二硫键和4～8个精氨酸。昆虫defensins在C末端与α－defensins相似，但是只有两个β片层结构，中间有一段α螺旋起稳定作用，主要对革兰阳性菌起作用，而对真菌没有作用。 植物defensins一般有45～54个氨基酸残基，可形成4个二硫键，3个β片层结构和一个α螺旋结构。植物defensins一般只对真菌起作用而对细菌没有作用。不同植物defensins对真菌的抗菌谱不同。 thionins也是一类来源于植物的多肽抗生素，含有45～47个氨基酸残基，有6个或8个半胱氨酸形成的3个或4个二硫键。其二级结构可形成2个反平行的α螺旋结构和2个反平行的β片层结构。thionins抑制多种植物致病细菌和真菌，但是对假单胞菌属和欧文氏菌属的细菌不起作用。 5．羊毛硫抗生素 羊毛硫抗生素（1antibiotics）是指一些由细菌产生的，由基因编码在核糖体中合成，经翻译后加工而含有一些特殊有机基团的多肽抗生素。其中研究最广泛的是nisin。它是来源于乳酸菌的一种抗菌肽，成熟多肽由34个氨基酸组成，含有羊毛硫氨酸、甲基羊毛硫氨酸等特殊基因。主要对革兰阳性菌起作用，而对革兰阴性菌不起作用，已被广泛应用作食品保鲜剂。nisin及其类似物在医药上的应用研究也正在进行。 四、抗菌肽在医药工业的应用及前景 目前，所有的常规抗生素都出现了相应的抗药性致病株系，致病菌的抗药性问题已经日益严重地威胁着人们的健康。寻找全新类型的抗生素是解决抗药性问题的一条有效途径。抗菌肽因为抗菌活性高，抗菌谱广，种类多，可供选择的范围广，靶菌株不易产生抗性突变等原因，而被认为将会在医药工业上有着广阔的应用前景。目前，已有多种多肽抗生素正在进行临床前的可行性研究，其中magainins已经进入三期临床试验阶段。一些多肽抗生素在医药研究中的进展情况。 现在大多数临床试验是用于局部治疗，这种治疗应该是安全和有效的，因为一些毒性更强的多肽和脂多肽，如短杆菌肽S，多粘菌素B已被用于制造皮肤软膏。这些多肽也可用于那些常规抗生素和常规疗法无效的地方。利用粉剂的方法治疗肺部感染是一个很有前途的发展方向。口服药物可能会被用于治疗肠道感染，nisin正在进行抗螺旋杆菌的临床试验。至少有两个公司正在开发非肠道给药的治疗方法。 抗菌肽基因工程在农业上的应用，主要是用于转化农作物培育抗病品种。由于抗菌肽对多种植物病原菌有杀菌活性，将抗茵肤基因导人植物体内表达可望提高其抗病能力。 抗菌肽基因用于转化农作物培育抗病品种，如抗马铃薯青枯病、烟草抗青枯病及水稻抗白叶枯病等已有良好的开端。 抗菌肽对正常哺乳动物细胞无不良影响，但对癌细胞株，部分病毒则有明显杀伤作用。这预示抗菌肽在治疗及预防癌症和抗病毒方面具有良好的应用前景。 由于某些多肽抗生素对一些植物致病细菌和真菌具有很强的抗性，一些多肽抗生素已经被用于植物抗病基因工程。如Jaynes等将两个cecropin的类似物基因，Shiva-I基因和SB－37基因转入烟草，发现Shiva－I的转基因烟草对青枯病具有一定的抗性，而SB－37的转基因烟草没有抗性。Huang等的研究表明将cecropin类多肽MB－39基因与大麦、淀粉酶信号肽基因融合后转入烟草中，所得植株野火病的抗性增强。在国内，黄大年等利用cecropinB基因转化水稻，得到了一些对水稻细条病具有不同抗性的植株。 抗菌肽动物转基因的研究也已经取得了一些进展，比如可以通过基因工程的方法来阻断一些虫媒疾病的传播，Possani等的研究表明，在蚊子体内表达Shiva-3可以抑制疟疾的传播，但是在蚊子的转基因技术方面还存在着一些困难；Durasu1a等通过在长红猎蟋的共生菌中表达CecropinA明显减少了其体内锥虫的数量。Reed等将Shiva-Ia转入小鼠中，转基因小鼠对布鲁氏杆菌的抵抗力显著增强，这为人工培育抗病饲养动物新品种提供了新思路。此外，抗菌肽在食品防腐，鲜花保鲜和动物饲料添加剂等方面的应用研究也正在进展之中。 五、国内抗菌肽研究开发现状 华南农业大学教授黄自然及其研究组从我国特有物种柞蚕蛹中经人工诱导和提取的产物（溶菌酶）--抗菌肽，是经过十几年的努力取得的一项首创性科研成果。抗菌肽医药产品即以生物工程方法将抗菌肽纯化为一类新型药物。具有广谱性杀菌作用，并能抑制乙型肝炎病毒的复制。特别是对耐药性细菌，抗菌肽有较强杀灭作用，并能选择性杀伤肿瘤细胞，是一种具有作用靶点及新作用机制的化合物。 南开大学、天津大学和大港油田联手攻关，成功地从苍蝇体内分离出抑制多种病源菌和病毒的抗菌肽。目前多种抑菌实验已经完成，科研人员正在着手进一步纯化从苍蝇幼虫体内提取出的抗菌肽。 中国科学院上海生化与细胞所张永莲等人对名为Binlb的鼠源新基因的功能研究取得突破（批准号：39893320）。该基因只在附睾头部上皮细胞中特异表达具有抗菌功能的多肽，生育旺期表达最高。这是目前第一个发现与附睾防御系统相关的天然抗菌肽，人体也类似，也是国际上发现的第一个与男性生殖系统炎症相关的功能基因，第一次证实附睾具有免疫系统。其研究成果：《大鼠生殖系统中的一个抗菌肽基因》，于2001年3月在《Science》上发表，是我国生命科学基础研究成果第一次在《Science》上刊载。 中国水稻所黄大年教授主持的蚕抗菌肽B基因转化水稻的研究，抗菌肽B基因转化植株表现出对白叶枯病合细条病的抗性有明显提高,为水稻白叶枯病的抗性育种提供了一条新的途径.将该基因导入推广品种,可以获得农艺性状保持优良.另外,转基因第二代植株仍然表现对白叶枯病合细条病的抗性。 中国农业科学院生物技术研究中心研究员贾士荣完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成，构建了表达载体，并将这些基因成功地导入我国七个马铃薯主栽品种(品系)，获得1050个转基因株系，经多年多点抗病性鉴定,初步筛选出三个较起始品种抗病的株系。 黄亚东，郑青，王林川，廖富苹，黄自然等采用病毒载体pAcGP67B，通过PCR点突变技术将柞蚕抗菌肽基因起始密码ATG删除以利于形成信号肽切除位点的编码序列。gp67信号肽的插入能引导表达产物分泌到细胞外而便于表达产物的鉴定及其生物活性的测定，对柞蚕抗菌肽D基因重组杆状病毒表达载体的构建及其表达。 六、总结 抗菌肽要成为药物，目前还需要解决一些问题。首先是来源问题。由于昆虫抗菌肽的天然资源有限，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽的主要手段。化学合成肽类，成本较高。而通过基因工程，在微生物中直接表达抗菌肽基因，可能造成宿主微生物自杀而不能获得表达产物。以融合蛋白的形式表达抗菌肽基因，虽然可以克服这一缺点，但仍有表达产物少的问题。尽管来自青蛙皮肤的抗菌肽maganin类作为基因工程药物已进入临床II，III期实验，但人们认为，只有每克价格低于10美元，抗菌肽才可能商品化。因此，如何提高抗菌肽的生产效率，降低成本，是应用抗菌肽必须解决的问题。其次，与传统抗生素相比，昆虫抗菌肽的抗菌活性还不够理想。改造已有抗菌肽和设计新抗菌肽分子是创造高活力抗菌肽的有效途径。这就需要进一步研究抗菌肽结构与活性的关系和作用机理，为抗菌肽分子的改造和设计提供足够的理论依据汗，你问的范围太广了！
1970年2月出生，博士、教授、博士生导师，石河子大学化学化工学院名誉院长，生物化工学科带头人。2001年获得天津大学生物化工专业博士学位；1995年获石河子大学植物病理学硕士学位；1992年获石河子大学植物保护学士学位。2004年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”；2005年获教育部“霍英东青年基金”；享受政府特殊津贴。现为北京理工大学生命科学与技术学院生物技术系主任、博士生导师，微生物学科带头人。天津大学生物化工专业博士生导师。到目前为止共发表学术论文100余篇，其中SCI、EI收录30余篇，获国家发明专利4项，参与著书1本，参与编写国家“十一五”重点规划教材2本。获2005年度天津市自然科学二等奖1项，获2007年度新疆兵团科技进步三等奖1项；指导的本科生科技作品获全国大学生挑战杯一等奖1项、三等奖2项。中国工业生化与分子生物学分委员会理事、发酵工程专业委员会副主任委员。2005年入选教育部“生物工程与技术专业教学指导分委员会”专家（2006-2010）。《Journal of Membrane Science》、《Biochemical Engineering Journal 》、《化工学报》、《高校化工学报》等SCI、EI收录期刊的审稿人。现研究方向: 1.有害生物控制与生物农药（抗菌肽、生物促生解盐），教育部“新世纪优秀人才支持计划”项目、横向课题； 2.微生物资源与蛋白质工程，973课题、国家自然科学基金2项、北京市自然科学基金；3.空间生物培养与反应器，863重大专项课题。
发表论文50余篇，SCI收录24篇（大部分为JCR二区杂志以上收录）。指导3名硕士研究生毕业，全部获得深圳大学优秀毕业研究生称号。研究生易海涛获得深圳大学研究生“好日子奖学金”（全校第1名）。主持完成国家自然科学基金面上项目一项（花生过敏原Ara h2的蛋白质组学研究，32万，No. 30871752，2009年1月-2011年12月）。正在主持国家自然科学基金1项（No. 81273275，家蚕30kD脂蛋白家族的过敏原性及其致敏机制研究，60万，2013年1月-2016年12月）。2010年被评为“广东省千百十人才”深圳大学培养对象（培养经费8万元，2011年10月-2015年10月）。2012年获得”深圳市高层次人才”称号，同年获“深圳市海外高层次人才”称号。2012年成果“抗菌肽的应用基础研究及其产业化”荣获广东省科技进步二等奖（排名第三）。
目前的主要研究方向为害虫生物防治、昆虫资源及其利用。近5年主持国家或省市级科研课题十余项。对水稻害虫生物防治进行了长期和系统的研究，2001年出版专著《群落重建与水稻害虫生物防治》，有关论文发表在Journal of Chemical Ecology等刊物上。首次提出了短期农作物生境中节肢动物群落重建的概念，并把广东省四会市大沙镇近30年水稻害虫生物防治的成果总结提升为理论，作为保护利用自然天敌的理论基础之一。该成果可大大减少化学农药的用量，促进农业的可持续发展，在绿色食品生产中有重要应用前景。在利用寄生蜂防治害虫方面，在Biological Control, Journal of Applied Entomology等国际刊物上发表了数篇高质量的论文。在昆虫基因资源的利用方面取得重要进展。克隆和表达昆虫抗菌肽基因，利用抗菌肽表达产物用于水产病害控制和食品防腐保鲜。研究干扰昆虫几丁质合成酶的新途径，拟从害虫生长发育的角度来控制其危害。近5年发表学术论文40多篇（SCI收录8篇）。2002年获中国科学技术发展基金会中国昆虫学会第三届青年科技奖。在动物学、食品安全生物学、农业昆虫与害虫防治3个专业招收研究生。
华南农业大学教授黄自然及其研究组从我国特有物种柞蚕蛹中经人工诱导和提取的产物（溶菌酶）--抗菌肽，是经过十几年的努力取得的一项首创性科研成果。抗菌肽医药产品即以生物工程方法将抗菌肽纯化为一类新型药物。具有广谱性杀菌作用，并能抑制乙型肝炎病毒的复制。特别是对耐药性细菌，抗菌肽有较强杀灭作用，并能选择性杀伤肿瘤细胞，是一种具有作用靶点及新作用机制的化合物。南开大学、天津大学和大港油田联手攻关，成功地从苍蝇体内分离出抑制多种病源菌和病毒的抗菌肽。目前多种抑菌实验已经完成，科研人员正在着手进一步纯化从苍蝇幼虫体内提取出的抗菌肽。中国科学院上海生化与细胞所张永莲等人对名为Binlb的鼠源新基因的功能研究取得突破（批准号：39893320）。该基因只在附睾头部上皮细胞中特异表达具有抗菌功能的多肽，生育旺期表达最高。这是目前第一个发现与附睾防御系统相关的天然抗菌肽，人体也类似，也是国际上发现的第一个与男性生殖系统炎症相关的功能基因，第一次证实附睾具有免疫系统。其研究成果：《大鼠生殖系统中的一个抗菌肽基因》，于2001年3月在《Science》上发表，是我国生命科学基础研究成果第一次在《Science》上刊载。中国水稻所黄大年教授主持的蚕抗菌肽B基因转化水稻的研究，抗菌肽B基因转化植株表现出对白叶枯病合细条病的抗性有明显提高,为水稻白叶枯病的抗性育种提供了一条新的途径.将该基因导入推广品种,可以获得农艺性状保持优良.另外,转基因第二代植株仍然表现对白叶枯病合细条病的抗性。中国农业科学院生物技术研究中心研究员贾士荣完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成，构建了表达载体，并将这些基因成功地导入我国七个马铃薯主栽品种(品系)，获得1050个转基因株系，经多年多点抗病性鉴定,初步筛选出三个较起始品种抗病的株系。黄亚东，郑青，王林川，廖富苹，黄自然等采用病毒载体pAcGP67B，通过PCR点突变技术将柞蚕抗菌肽基因起始密码ATG删除以利于形成信号肽切除位点的编码序列。gp67信号肽的插入能引导表达产物分泌到细胞外而便于表达产物的鉴定及其生物活性的测定，对柞蚕抗菌肽D基因重组杆状病毒表达载体的构建及其表达。
由动物体产生的、极少量即可引起中毒的物质。 动物毒素大多是有毒动物毒腺制造的并以毒液形式注入其他动物体内的蛋白类化合物，如蛇毒、蜂毒、蝎毒、蜘蛛毒、蜈蚣毒、蚁毒、河豚毒、章鱼毒、沙蚕毒等以及由海洋动物产生的扇贝毒素、石房蛤毒素、海兔毒素等。毒液中还会有多种酶。 根据毒素的生物效应，动物毒素可分为神经毒素、细胞毒素、心脏毒素、出血毒素、溶血毒素、肌肉毒素或坏死毒素等。 不同动物所制造的毒素种类和生物效应均不相同，如蜂毒主要是神经毒素、溶血毒素和酶；蝎毒含神经毒素和酶；蜘蛛毒素含10多种蛋白、坏死毒素和酶；蛇毒所含毒素类型因蛇的种、属不同而有很大差异。动物毒素对人与动物有毒害作用，但也有一定药用价值。是农药开发的潜在资源。根据沙蚕毒的化学结构，已合成出类似物杀虫剂杀螟丹、杀虫双、杀虫环等，并已大量生产应用。 抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类分子量在4KD左右，具有抗菌活性的碱性多肽物质。最初，人们在研究北美天蚕的免疫机制时，发现其滞育蛹经外界刺激诱导后，其血淋巴中产生了具有抑菌作用的多肽物质，这类抗菌多肽被命名为天蚕素(Cecropins)。后来，从其他昆虫以及两栖类动物、哺乳动物中，也分离到结构相似的抗菌多肽。迄今为止，在不同动物组织中已发现了很多具有抗菌作用的蛋白质和多肽，已有70多种抗菌多肽的结构被测定，抗菌肽的概念得到了极大的扩展。 根据抗菌肽的结构，可将其分为5类：(1)单链无半胱氨酸残基的α-螺旋，或由无规卷曲连接的两段α-螺旋组成的肽；(2)富含某些氨基酸残基但不含半胱氨酸残基的抗菌肽；(3)含1个二硫键的抗菌多肽；(4)有2个或2个以上二硫键、具有β-折叠结构的抗菌肽；(5)由其它已知功能的较大的多肽衍生而来的具有抗菌活性的肽。其中最早分离到的Cecropins和从非洲爪蟾中分离到的Magainins等属于第一类抗菌肽，通常也将其称为Cecropin类抗菌肽，目前对此类抗菌肽的研究也较深入。 抗菌肽的生物学效应 抗菌肽具有广谱抗菌活性，对细菌有很强的杀伤作用，尤其是其对某些耐药性病原菌的杀灭作用更引起了人们的重视。 除此之外，人们还发现，某些抗菌肽对部分病毒、真菌、原虫和癌细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合过程。 抗菌肽的广泛的生物学活性显示了其在医学上良好的应用前景。 抗菌肽的作用机制 自从发现抗菌肽以来，已对抗菌肽的作用机理进行了大量研究。目前已知的是，抗菌肽是通过作用于细菌细胞膜而起作用的，在此基础上，提出了多种抗菌肽与细胞膜作用的模型。但严格地说，抗菌肽以何种机制杀死细菌至今还没有完全弄清楚。 目前一般认为,Cecropin类抗菌肽作用于细胞膜，在膜上形成跨膜的离子通道，破坏了膜的完整性，造成细胞内容物泄漏，从而杀死细胞。 对于抗菌肽破坏膜的完整性，使细胞内外屏障丧失，从而杀死细菌这一观点已得到基本统一的认识，但对其具体作用过程、是否存在特异性的膜受体、有无其它因子协同等问题尚不十分清楚，存在不同看法。不同抗菌肽的作用机制可能不一样，尚有待进一步研究 抗菌肽基因工程 抗菌肽在动物体内含量极微。从动物体内提取抗菌肽产量低、费时长、工艺复杂、费用昂贵，无法实现大规模生产，这成为制约抗菌肽进入实际应用的最大障碍。因此，开展抗菌肽基因工程研究具有重要意义。 目前，已进入临床应用的基因工程药物多数是采用原核表达系统生产的，但由于抗菌肽对细菌的杀伤作用，不能用原核表达系统直接表达具有生物活性的抗菌肽，而如果采用融合蛋白的形式表达，将给表达产物的后处理带来很大麻烦。因此，国内外的研究者多采用真核表达系统进行抗菌肽基因工程研究。 近年来，以酵母为基因工程受体菌的研究引起人们的重视，酵母具有比大肠杆菌更完备的基因表达调控机制和对表达产物的加工修饰及分泌能力，并且不会产生内毒素，是基因工程中良好的真核基因受体菌。自1978年Hinnen等首先试验酵母转化成功后，已有人干扰素基因、乙型肝炎表面抗原基因、α-淀粉酶基因等数十种外源基因在酵母中获得表达。国内研究者大量研究表明，利用酵母表达抗菌肽是一条可行的道路，如能在表达产率上得到进一步提高，将为抗菌肽早日进入临床应用奠定良好的基础。 一、概述 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，分子量在2000～7000左右，由20～60个氨基酸残基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。世界上第一个被发现的抗菌队是1980年由瑞典科学家G.Boman等人经注射阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽，定名为Cecropins。此后数年间，人们相继从细菌、真菌、两栖类、昆虫、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的多肽。由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性，因而命名为“antibactetial pepiides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。随着人们研究工作的深入开展，发现某些抗细菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用，因而对这类活性多肽的命名许多学者倾向于称之为”peptide antibiotics”一多肽抗生素。 二、抗菌肽的理化性质、作用机理和作用范围 天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽，水溶性好，分子量大约为4000道尔顿左右。大部分抗菌肽具有热稳定性，在l00℃下加热10～15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点大于7，表现出较强的阳离子特征。同时，抗菌肽对较大的离子强度和较高或较低的pH值均具有较强的抗性。此外，部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。 抗菌肽功能从目前的研究结果来看，一般认为抗菌肽杀菌机理主要是作用于细菌的细胞膜，破坏其完整性并产生穿孔现象，造成细胞内容物溢出胞外而死亡。首先由静电吸引而附于细菌膜表面，疏水性的C端插入膜内疏水区并改变膜的构象，多个抗菌肽在膜上形成离子通道而导致某些离子的逸出而死亡。亦有学者认为抗菌肽作用于膜蛋白引起凝聚、失活及离子通道，引起膜渗透性改变而导致死亡，亦有学者提出抗菌肽是否存在特异性的膜受休及有无其它因子的协同作用等问题。不同类别的抗菌肽的作用机理可能不一样。 抗菌肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。某些抗菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用。 1. 抗菌肽对细菌的杀伤作用 抗菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。国内外已报道至少有113种以上的不同细菌均能被抗菌肽所杀灭。 2．抗菌肽对真菌的杀伤作用 最先发现具有抗真菌作用的抗菌肽是从两栖动物蛙的皮肤中分离到的蛙皮素（Magainins），它不仅作用于C+、C-，对真菌及原虫亦有杀伤作用。Defensins是一种动物细胞内源性杀菌多肽，是从吞噬细胞中分离出来的，具有很宽的抗菌谱，对G+的杀伤作用大于对G-的杀伤作用，它也作用于真菌和部分真核细胞。Cecropin A及其类似物如天蚕素——蜂毒素杂合肽对感染昆虫的真菌具有一定的杀伤作用。 3．抗菌肽对原虫的杀伤作用 抗菌肽Magainins对原虫有杀伤作用。实验证明抗菌肽可以杀死草履虫、变形虫和四膜虫。柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫亦有杀伤作用。 4. 抗菌肽对病毒的杀伤作用 Melitiin和Cecropins在亚毒性浓度下通过阻遏基因表达来抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin1 和Moderln－5对疱疹病毒HSV－1和HSV－2有一定的抑制效果。这些肽对病毒被膜直接起作用，而不是抑制病毒DNA的复制或基因表达。 5．抗菌肽对癌细胞的杀伤作用 抗菌肽对正常哺乳动物细胞及昆虫细胞无不良影响，但对癌细胞株则有明显杀伤作用。这种选择性机理可能与细胞骨架有关。已有有关抗菌肽对宫颈癌细胞、直肠癌细胞及肝癌细胞的杀伤作用与剂量相关的效应的报道。 三、抗菌肽的发展现状 迄今为止，从不同的生物体内诱导分离获得的抗菌肽已不下200多种，仅从昆虫中分离获得的就多达170余种。人们根据抗菌肽的来源及结构性质进行了分类。根据抗菌肽的结构，可将其分为5类 1．具有螺旋结构的线性多肽 cecropins是第一个被发现的动物抗菌肽，1980年，由Boman等从美国天蚕蛹中分离得到。该类多肽抗生素一般含有37～39个氨基酸残基，不含半胱氨酸，其N端区域具有强碱性，可形成近乎完美的双亲螺旋结构，而在C端区域可形成疏水螺旋，两者之间有甘氨酸和脯氨酸形成的铰链区，多数多肽的C端被酰胺化，酰胺化对其抗菌活性具有重要作用。此后，人们相继从家蚕、柞蚕、果蝇、麻蝇中分离到了cecropins类抗菌肽。1989年，Lee等人从猪小肠中分高到了cecropin P1，说明了cecropins可能在动物中广泛存在。cecropins对革兰阳性菌、阴性菌部具有很强的杀伤力，而对真菌和真核细胞没有毒性。目前cecropins已被人工合成并已商品化。 magainins也是较早发现的一类具有双亲螺旋结构的抗菌肽。最初是从蟾蜍的皮肤中分离得到的，后来在哺乳动物的神经组织和肠组织中发现了其类似物。magainins对革兰阳性菌、阴性菌、真菌、原生动物都有杀伤作用，但是对革兰阴性菌的活性比cecropins要低10倍左右。 此外，从一些动物的再生性器官和两栖类的多种组织器官中分离得到了一些具有螺旋结构的多肽，如来源于南美蛙的dermaseptin和来源于树蛙的bombininh。 2．富含某种氨基酸的线性多肽 apidaecins是从蜜蜂中分离得到的富含脯氨酸的多肽抗生素，一般含有16～18个氨基酸残基，其中脯氨酸含量高达33％，精氨酸含量可达17％。apidaecins对某些革兰阴性菌具有很强的活性，而对革兰阳性菌不起作用。apidaecins对某些革兰阴性的植物病原菌和肠杆菌科的致病菌的高杀伤力，使其在植物抗细菌病基因工程和食品工业中有着很好的应用前景。 drosocin是来源于果蝇的一种富含脯氨酸的抗菌肽，在结构上与apidaecins具有一定的相似性，但是在其11位的苏氨酸羟基上连接着一个O－二糖链（－N－乙酰半乳糖胺－半乳糖。） coleoptericin和hemiptericin分别来源于鞘翅目和半翅目昆虫，一级结构中富含甘氨酸，分子量一般较大。Oppenheim等人从人的腮腺和下颌腺分泌物中分离得到了一组富含组氨酸的抗菌肽，长度在7～38个氨基酸残基不等，被称为histatins。对于引起口腔感染的多种微生物具有活性。indolicidin是来源于牛中性粒细胞的多肽抗生素，因其13个氨基酸中含有5个色氨酸而得名。其C端是酰胺化的。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有很强的杀菌活性。 3．含有一个二硫键的多肽 这是一类数量很少的抗菌肽，第1个被发现的这类多肽是bactenecin，来源于牛中性粒细胞。其12个氨基酸中含有4个精氨酸，在其第2位和第11位氨基酸残基间形成二硫键。bactenecin对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有活性。这类多肽中还包括一些来源于蛙类皮肤的多肽抗生素，一般在C端有一个由7个氨基酸形成的“loop”和一个长的N端“尾巴”，如brevinin-1,brevinin-2。 4．含有两个或两个以上二硫键的多肽 这类多肽的典型代表是defensins，最初发现的α－defensins来源于哺乳动物的组织中，一般含有29～34个氨基酸残基，其中6个保守的半胱氨酸形成3个分子内二硫键，此外，其第6位和第15位的精氨酸，第24位的甘氨酸也是保守的。α－defensins可形成3层的β片层结构，通过3个二硫键和Arg-6与Glu-24之间的盐桥而被稳定。目前，defensins已被合成并已商品化。defensins对多种细菌和某些真菌具有杀伤作用，并且对真核细胞有一定的毒性。defensins对革兰阳性菌的活性比革兰阴性菌强。defenssins的活性比cecropins弱，并且通常在低离子强度下起作用。 β－defensins比α－defensins大一些，一般含有38～42个氨基酸残基。都含有3个二硫键和4～8个精氨酸。昆虫defensins在C末端与α－defensins相似，但是只有两个β片层结构，中间有一段α螺旋起稳定作用，主要对革兰阳性菌起作用，而对真菌没有作用。 植物defensins一般有45～54个氨基酸残基，可形成4个二硫键，3个β片层结构和一个α螺旋结构。植物defensins一般只对真菌起作用而对细菌没有作用。不同植物defensins对真菌的抗菌谱不同。 thionins也是一类来源于植物的多肽抗生素，含有45～47个氨基酸残基，有6个或8个半胱氨酸形成的3个或4个二硫键。其二级结构可形成2个反平行的α螺旋结构和2个反平行的β片层结构。thionins抑制多种植物致病细菌和真菌，但是对假单胞菌属和欧文氏菌属的细菌不起作用。 5．羊毛硫抗生素 羊毛硫抗生素（1antibiotics）是指一些由细菌产生的，由基因编码在核糖体中合成，经翻译后加工而含有一些特殊有机基团的多肽抗生素。其中研究最广泛的是nisin。它是来源于乳酸菌的一种抗菌肽，成熟多肽由34个氨基酸组成，含有羊毛硫氨酸、甲基羊毛硫氨酸等特殊基因。主要对革兰阳性菌起作用，而对革兰阴性菌不起作用，已被广泛应用作食品保鲜剂。nisin及其类似物在医药上的应用研究也正在进行。 四、抗菌肽在医药工业的应用及前景 目前，所有的常规抗生素都出现了相应的抗药性致病株系，致病菌的抗药性问题已经日益严重地威胁着人们的健康。寻找全新类型的抗生素是解决抗药性问题的一条有效途径。抗菌肽因为抗菌活性高，抗菌谱广，种类多，可供选择的范围广，靶菌株不易产生抗性突变等原因，而被认为将会在医药工业上有着广阔的应用前景。目前，已有多种多肽抗生素正在进行临床前的可行性研究，其中magainins已经进入三期临床试验阶段。一些多肽抗生素在医药研究中的进展情况。 现在大多数临床试验是用于局部治疗，这种治疗应该是安全和有效的，因为一些毒性更强的多肽和脂多肽，如短杆菌肽S，多粘菌素B已被用于制造皮肤软膏。这些多肽也可用于那些常规抗生素和常规疗法无效的地方。利用粉剂的方法治疗肺部感染是一个很有前途的发展方向。口服药物可能会被用于治疗肠道感染，nisin正在进行抗螺旋杆菌的临床试验。至少有两个公司正在开发非肠道给药的治疗方法。 抗菌肽基因工程在农业上的应用，主要是用于转化农作物培育抗病品种。由于抗菌肽对多种植物病原菌有杀菌活性，将抗茵肤基因导人植物体内表达可望提高其抗病能力。 抗菌肽基因用于转化农作物培育抗病品种，如抗马铃薯青枯病、烟草抗青枯病及水稻抗白叶枯病等已有良好的开端。 抗菌肽对正常哺乳动物细胞无不良影响，但对癌细胞株，部分病毒则有明显杀伤作用。这预示抗菌肽在治疗及预防癌症和抗病毒方面具有良好的应用前景。 由于某些多肽抗生素对一些植物致病细菌和真菌具有很强的抗性，一些多肽抗生素已经被用于植物抗病基因工程。如Jaynes等将两个cecropin的类似物基因，Shiva-I基因和SB－37基因转入烟草，发现Shiva－I的转基因烟草对青枯病具有一定的抗性，而SB－37的转基因烟草没有抗性。Huang等的研究表明将cecropin类多肽MB－39基因与大麦、淀粉酶信号肽基因融合后转入烟草中，所得植株野火病的抗性增强。在国内，黄大年等利用cecropinB基因转化水稻，得到了一些对水稻细条病具有不同抗性的植株。 抗菌肽动物转基因的研究也已经取得了一些进展，比如可以通过基因工程的方法来阻断一些虫媒疾病的传播，Possani等的研究表明，在蚊子体内表达Shiva-3可以抑制疟疾的传播，但是在蚊子的转基因技术方面还存在着一些困难；Durasu1a等通过在长红猎蟋的共生菌中表达CecropinA明显减少了其体内锥虫的数量。Reed等将Shiva-Ia转入小鼠中，转基因小鼠对布鲁氏杆菌的抵抗力显著增强，这为人工培育抗病饲养动物新品种提供了新思路。此外，抗菌肽在食品防腐，鲜花保鲜和动物饲料添加剂等方面的应用研究也正在进展之中。 五、国内抗菌肽研究开发现状 华南农业大学教授黄自然及其研究组从我国特有物种柞蚕蛹中经人工诱导和提取的产物（溶菌酶）--抗菌肽，是经过十几年的努力取得的一项首创性科研成果。抗菌肽医药产品即以生物工程方法将抗菌肽纯化为一类新型药物。具有广谱性杀菌作用，并能抑制乙型肝炎病毒的复制。特别是对耐药性细菌，抗菌肽有较强杀灭作用，并能选择性杀伤肿瘤细胞，是一种具有作用靶点及新作用机制的化合物。 南开大学、天津大学和大港油田联手攻关，成功地从苍蝇体内分离出抑制多种病源菌和病毒的抗菌肽。目前多种抑菌实验已经完成，科研人员正在着手进一步纯化从苍蝇幼虫体内提取出的抗菌肽。 中国科学院上海生化与细胞所张永莲等人对名为Binlb的鼠源新基因的功能研究取得突破（批准号：39893320）。该基因只在附睾头部上皮细胞中特异表达具有抗菌功能的多肽，生育旺期表达最高。这是目前第一个发现与附睾防御系统相关的天然抗菌肽，人体也类似，也是国际上发现的第一个与男性生殖系统炎症相关的功能基因，第一次证实附睾具有免疫系统。其研究成果：《大鼠生殖系统中的一个抗菌肽基因》，于2001年3月在《Science》上发表，是我国生命科学基础研究成果第一次在《Science》上刊载。 中国水稻所黄大年教授主持的蚕抗菌肽B基因转化水稻的研究，抗菌肽B基因转化植株表现出对白叶枯病合细条病的抗性有明显提高,为水稻白叶枯病的抗性育种提供了一条新的途径.将该基因导入推广品种,可以获得农艺性状保持优良.另外,转基因第二代植株仍然表现对白叶枯病合细条病的抗性。 中国农业科学院生物技术研究中心研究员贾士荣完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成，构建了表达载体，并将这些基因成功地导入我国七个马铃薯主栽品种(品系)，获得1050个转基因株系，经多年多点抗病性鉴定,初步筛选出三个较起始品种抗病的株系。 黄亚东，郑青，王林川，廖富苹，黄自然等采用病毒载体pAcGP67B，通过PCR点突变技术将柞蚕抗菌肽基因起始密码ATG删除以利于形成信号肽切除位点的编码序列。gp67信号肽的插入能引导表达产物分泌到细胞外而便于表达产物的鉴定及其生物活性的测定，对柞蚕抗菌肽D基因重组杆状病毒表达载体的构建及其表达。 六、总结 抗菌肽要成为药物，目前还需要解决一些问题。首先是来源问题。由于昆虫抗菌肽的天然资源有限，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽的主要手段。化学合成肽类，成本较高。而通过基因工程，在微生物中直接表达抗菌肽基因，可能造成宿主微生物自杀而不能获得表达产物。以融合蛋白的形式表达抗菌肽基因，虽然可以克服这一缺点，但仍有表达产物少的问题。尽管来自青蛙皮肤的抗菌肽maganin类作为基因工程药物已进入临床II，III期实验，但人们认为，只有每克价格低于10美元，抗菌肽才可能商品化。因此，如何提高抗菌肽的生产效率，降低成本，是应用抗菌肽必须解决的问题。其次，与传统抗生素相比，昆虫抗菌肽的抗菌活性还不够理想。改造已有抗菌肽和设计新抗菌肽分子是创造高活力抗菌肽的有效途径。这就需要进一步研究抗菌肽结构与活性的关系和作用机理，为抗菌肽分子的改造和设计提供足够的理论依据汗，你问的范围太广了！