细菌抗菌肽的分类作用机理及基因重点工程专项研究进展

细菌抗菌肽分类、作用机理及基因工程研究进展

刘小雨

10月

目录

1 抗菌肽分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 来源于细菌抗菌肽 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.1.1来源于芽孢杆菌只抗革兰氏阴性菌（G-）抗菌肽 ............................................. 错误!未定义书签。 1.1.2来源于芽孢杆菌抗真菌抗菌肽 ............................................................................ 错误!未定义书签。 1.1.2来源于其他物种抗真菌同步抗革兰氏阴性菌（G-）抗菌肽 ............................. 错误!未定义书签。 2 抗菌肽作用机理 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1 细胞膜电势依赖通道形成 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 2.2 抑制细胞呼吸作用 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。 2.3 抑制细胞外膜蛋白合成 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 2.4 抑制细胞壁形成 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 2.5 进入细胞核结合到DNA或RNA上影响细胞.............................................................. 错误!未定义书签。 3抗菌肽在各个表达系统中表达特点及研究进展 ............................................................... 错误!未定义书签。 3.1 抗菌肽在大肠杆菌表达系统中研究进展 .................................................................... 错误!未定义书签。 3.1.1密码子偏爱性改造 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 3.1.2 串联表达 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 3.1.3 融合表达 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 3.1.4 杂合表达 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 3.2 抗菌肽在酵母表达系统中研究进展 ............................................................................ 错误!未定义书签。 4 国内基因工程改造有关专利技术 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1 国内专利技术 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 4.2 外源蛋白在枯草芽孢杆菌中表达可供选取技术路线 ................................................ 错误!未定义书签。

4.2.1 复制质粒融合表达路线........................................................................................ 错误!未定义书签。 4.2.2 代谢途径调控路线 ............................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 基因定点突变路线 ............................................................................................... 错误!未定义书签。 5 抗菌肽及其工业应用前景 .................................................................................................. 错误!未定义书签。

当前，由于抗生素在临床治疗中不规范使用，不但导致经济上巨大损失和药物不良反映；并且导致细菌和真菌等病原微生物正在以惊人速度对抗生素产生强耐药性。特别是多重耐药菌和超级耐药菌浮现，经常在很短时间内浮现全世界范畴内流行，给人们生命安全和经济带来巨大损失。因而对具备高抗菌活性和安全性抗菌肽研发日益受到注重，人们盼望抗菌肽成为抗生素抱负代替品之一。

抗菌肽（AMPS）普通由10~60个氨基酸残基构成，分子量约为~7000Da，并且热稳定性较好。抗菌肽抗菌机制不同于老式抗生素，其作用靶点大体分为细胞膜作用靶点和胞内作用靶点(DNA，RNA，酶等)两大类，抗菌肽抗菌活性和毒性与抗菌肽二级构造、净电荷数量和疏水性等理化参数密切有关。迄今为止，大概有2700各种抗菌肽已经被分离出来，某些已经通过化学合成和基因工程表达大规模制备。在实际应用方面，某些抗菌肽已成功应用于医疗卫生和食品加工等行业，其中特别引人注意是各种抗菌肽已经进入二、三期临床实验阶段

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抗菌肽来源与制备大体分为三条途径：天然产物(微生物，植物，动物，海洋生物来源)提取，化学合成（液相合成法和固相合成法）和基因工程（大肠杆菌，枯草芽孢杆菌和毕赤酵母表达载体等）制备。天然产物提取易受来源限制，特别是来自珍稀动植物资源抗菌肽，提取更易受到原材料来源限制。化学合成生产成本较高，且有各种剧毒性试剂（氢氟酸、氰化钾等）需要大量应用，产生“三废”对环境导致污染问题也难以解决。通过基因工程和发酵工程办法制备抗菌肽可以有效减少生产成本，生产工艺容易放大；产生废液解决工艺较为成熟。当前使用原核表达系统制备抗菌肽占所有抗菌肽基因表达系统80 %左右。人们使用原核表达系统表达抗菌肽已经积累了许多经验，对抗菌肽表达质粒构建，生产工艺中试和放大也有所进展。但是抗菌肽原核表达依然具备很大技术挑战性，其不但对宿主菌有毒性，并且由于抗菌肽分子量较少，易被宿主菌各种内源性蛋白酶降解。以往研究表白抗菌肽采用与融合标签表达是实现抗菌肽高效表达有效方略之一。当前惯用融合标签有硫氧还蛋白（Trx）、类固醇异构酶（KSI）及谷胱甘肽-S-转移酶（GST）等，但在实际应用中，发现上述标签存在标签蛋白过大、促可溶性效果差、表达产物剪切效率低等问题，因而寻找提高抗菌肽可溶性表达和产率办法依然是当前研究重要方向。

1 抗菌肽分类

按照抗菌肽来源分类，截止到7月，共有2717种抗菌肽被发布，其中来源于细菌有269种，来源于古生菌有4种，来源于原生生物有8种，来源于真菌有13种，来源于植物有333种，来源于动物有2042种。