抗菌肽的生物學功能和作用機制

趙雪嬌，李文茜

（東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

抗菌肽的生物學功能和作用機制

趙雪嬌，李文茜

（東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

抗菌肽具有分子量小、熱穩(wěn)定性好、無免疫原性、抗菌譜廣等特點，是一種新興的飼料添加劑，并且具低毒性、無耐藥性、無殘留與無污染等優(yōu)點，已經(jīng)成為抗生素替代的熱門選擇。本文綜述了抗菌肽的概念、分類、功能和作用機制。

抗菌肽；功能；分類；作用機制

抗菌肽（Antimicrobial peptides）是一類廣泛存在于生物體中的具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì)，是生物體天然免疫防御系統(tǒng)的重要的組成部分，能夠參與免疫應答反應，具有廣譜抗菌活性、熱穩(wěn)定性和強堿性。狹義上講，抗菌肽是指由生物體的基因編碼、核糖體合成的、具有抗菌活性的肽類物質(zhì)。廣義上講，抗菌肽泛指那些能夠抗病毒、殺滅細菌等物質(zhì)或抑制其危害的肽類，這包括被蛋白質(zhì)降解之后所得到的肽類，比如乳鐵蛋白的抗菌區(qū)域，其經(jīng)分離之后顯示出了抗菌的活性（Odell等，1996）。

1 抗菌肽的分類

1.1 根據(jù)抗菌肽的結(jié)構(gòu)特征分類

根據(jù)其的結(jié)構(gòu)特征，共有四種類型：一是屬于芳香族二肽的抗菌肽，二是含有最多種類陽離子型抗菌肽，三是陰離子型抗菌肽和最后一類是從氧結(jié)合蛋白中得到的多肽。

1.2 根據(jù)抗菌肽的氨基酸組成分類

從抗菌肽氨基酸的組成上，有四類：含有環(huán)鏈結(jié)構(gòu)的抗菌肽、螺旋結(jié)構(gòu)類抗菌肽、α-螺旋型抗菌肽和β-折疊型抗菌肽。

伸展性螺旋結(jié)構(gòu)類抗菌肽，一般呈線型，其結(jié)合不依賴于殘基間的氫鍵，但其中含有1～2種特殊的氨基酸殘基。針對某種特殊的抗菌肽，在氨基酸殘基的特定位點上還會有O-糖基化的特殊結(jié)構(gòu)。

由30～40個左右的氨基酸構(gòu)成的α-螺旋型抗菌肽，無半胱氨酸、二硫鍵，屬于線性肽。

具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的β-折疊型抗菌肽，含有二硫鍵和半胱氨酸對，有利于其透過膜。例如屬于小型的陽離子多肽的防御素（defensins），它可殺死細菌、真菌或者病毒等微生物，具有普遍的抗菌活性的特點，并且能夠增強先天性免疫作用。

2 抗菌肽的功能

2.1 抗細菌作用

抗菌肽主要的功能為抗菌。通常一種抗菌肽就可以消滅多種類型細菌，因為絕大部分抗菌肽都有較高的抗菌活性，然而，不同類別的抗菌肽的抗菌活性不同，對細菌的殺傷力也就不同。

抗菌肽在具有良好的抗菌活性的同時，傳統(tǒng)的抗生素與和某些抗菌肽之間通過適當方法結(jié)合起來，可增強它們的藥性，增強對細菌的殺傷作用。

2.2 抗真菌作用

抗菌肽具有優(yōu)良的抗真菌的特性，例如最先發(fā)現(xiàn)具有抗真菌作用的蛙皮素，可以抑制或殺傷真菌，還有，在天蠶素作用下可以消滅曲霉菌屬等病原菌。

2.3 抑制和殺傷病毒和癌細胞

抗菌肽能夠直接作用在不同的擁有膜結(jié)構(gòu)靶細胞上，從而發(fā)揮其生物學特性。例如，抗菌肽可以作用于皰疹病毒，皰疹性口炎病毒等，起殺傷作用。

2.4 對原蟲等的作用

有些抗菌肽對原蟲有殺傷作用。在實驗中發(fā)現(xiàn)抗菌肽能夠消滅草履蟲、變形蟲等。對原蟲的作用過程首先是附在原蟲的膜上，接著會引發(fā)原蟲細胞的內(nèi)部功能和細胞器的變化，使其不能進行正常物質(zhì)代謝。

2.5 抗菌肽其他作用

在其生理濃度范圍內(nèi)時，抗菌肽不僅不會因血清和鹽的存在失去其生物學活性，而且有改變宿主免疫相關基因的表達等作用。除此之外，天然抗菌肽對敗血癥有良好的預防和保護作用，可以預防敗血癥。

3 抗菌肽的作用機制

3.1 作用機制

抗菌肽的作用機制有兩類，分為膜結(jié)構(gòu)破壞型機制與非膜結(jié)構(gòu)破壞型機制。抗菌肽可以通過選擇性地吸附在膜的結(jié)構(gòu)上、與膜融合，然后產(chǎn)生跨膜通道，導致其內(nèi)容物外泄致其死亡，從而產(chǎn)生對細菌的殺傷作用；此外，抗菌肽也可以迅速進入細菌內(nèi)部在特定的靶細胞位點發(fā)生作用、阻礙代謝和生長，有效地殺菌滅菌。

3.2 膜結(jié)構(gòu)的破壞模式

抗菌肽的主要作用機制是膜結(jié)構(gòu)破壞模式，在這種機制作用下殺滅細菌時，帶正電荷的抗菌肽與帶負電荷的靶細胞相互作用，附著在細菌細胞質(zhì)膜上產(chǎn)生不穩(wěn)定區(qū)域?？咕臅高^這個不穩(wěn)定區(qū)域進入細胞膜的脂質(zhì)雙分子層中，導致細胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，通透性增加，因此透過細胞壁，然后通過陰陽離子的相互作用附著在細胞膜表面上，接著抗菌肽的疏水尾部結(jié)合到細胞膜中的疏水區(qū)域，穿過細胞外膜，最終使得胞外大量水分內(nèi)流、胞內(nèi)大量內(nèi)容物外流，從而引起胞內(nèi)滲透壓發(fā)生改變，最后殺傷失去保護的細菌。此模式機制包括兩種：地毯式（Carpet）模型和孔洞（Barrel stave）學說。

3.3 非膜結(jié)構(gòu)破壞模式

一部分抗菌肽在不破壞細胞膜結(jié)構(gòu)的情況下通過復雜的機制迅速穿膜，通過與細胞內(nèi)物質(zhì)的作用能夠阻礙靶細胞壁合成其組分，或破壞細胞壁的結(jié)構(gòu)，從而殺死靶細胞，可以較為廣泛的影響其核酸（DNA和RNA）的合成與修復、蛋白質(zhì)的合成、物質(zhì)代謝和細胞信號的傳導等生理過程。例如細胞膜上的類脂能夠結(jié)合于馬蹄蟹體內(nèi)的抗菌肽，在細胞膜脂質(zhì)發(fā)生運動時，抗菌肽穿透胞膜作用于特定的胞內(nèi)靶點，而細胞膜保持完整結(jié)構(gòu)。

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．08.007