[发明专利]一组人工合成的抗菌肽及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子微生物学领域，特别涉及一组人工合成的抗菌肽及其应用。

背景技术

抗菌肽（antimicrobial peptides）由20-60个氨基酸残基构成，分子量在2000-7000左右，是古老而广泛存在于生物界中的一种活性多肽。1972年，Boman在北美天蚕的血淋巴中发现了具有抗菌作用的多肽，这类抗菌肽被命名为天蚕素(Cecropins)。后来，人们发现抗菌肽是生物非特异性免疫的重要组成部分,细菌、真菌、原虫、植物、动物、乃至人类都能产生抗菌肽。依据不同的蛋白质序列组成和结构特点，抗菌肽可分为：α-螺旋型（α-helix），β-折叠型(β-sheet)，富含脯氨酸类(pro-rich)，环化类（loop）。已发现的抗菌肽作用机理包含桶板模型、环形孔模型，地毯模型等。抗菌肽的抗菌作用机制与传统抗生素不同。传统抗生素针对的是病原体的受体，作用靶点单一，抗生素靶点的改变会令抗生素失效。病原微生物的基因突变常能改变抗生素的靶点，产生耐药菌株。抗菌肽是一类多靶点的药物，目前发现的作用机理有破坏细胞膜、抑制生物大分子的合成、抑制胞内酶活性等，病原微生物难以获得抗药性，因为需要改变的靶点太多了。抗菌肽多靶点的作用机制，极大减少耐药菌株产生。抗菌肽抗菌谱广，具有抗多重耐药菌，真菌的作用，部分抗菌肽还具有抗病毒和肿瘤细胞的功能。随着人们对抗菌肽的研究进一步深入，新的抗菌肽类药物上市销售，更多的抗菌肽类药物进入临床实验阶段。其中，已上市的抗菌肽类药物包括广谱抗菌药物达托霉素、抗HIV药物T-20等。其中礼来公司研发的达托霉素于2003年上市，年销售额达4亿美元，罗氏公司开发的抗HIV药物T-20也达到了2.5亿美元。还有更多的抗菌肽类药物处于III期临床研究阶段。这显示了抗菌肽在药物开发领域的巨大潜力。

目前，人们对α-螺旋型的抗菌肽的机理研究较为透彻。α-螺旋型抗菌肽作用于病原微生物的细胞膜：带正电荷的α-螺旋型抗菌肽，吸附在带负电荷的细菌表面，插入并裂解细菌胞膜，起到快速杀菌的作用。有多种假说用于解释α-螺旋型抗菌肽对细胞膜的破坏或增透过程,包括地毯模型(carpet model)，木桶-桶板模型(barrel-stave model)和曲面-孔模型(toroidal-pore model)。1992年，Y Pouny提出了地毯模型，他认为，多肽首先结合于细菌细胞膜，如同地毯覆盖一样平铺于细菌细胞膜的表面，干扰了细胞膜磷脂的有序排列，使细胞膜不稳定，改变膜流动性。抗菌肽浓度超过临界点时，细菌细胞膜将崩解。地毯模型认为：抗菌肽在作用过程中一直与膜磷脂的头部相互接触；抗菌肽分子没有插入到质膜疏水核心；细胞膜以分解的方式被溶解破坏掉。G Ehrenstein于1977年提出了桶-板模型：开始抗菌肽与细胞膜表面平行，然后垂直于膜表面，以类似木桶侧板的方式定位。抗菌肽肽的疏水区与膜的疏水核心相结合，而多肽的亲水区域彼此相向，形成一个亲水孔道。K Matsuzaki在1995年提出了曲面-孔道模型：抗菌肽以垂直于膜表面的角度插入膜内形成孔道。多肽的亲水域与磷脂头部结合，多肽的疏水域与膜磷脂的疏水核心结合。由多肽分子和磷脂分子共同组成一个孔道结构，造成细菌胞内物质泄漏而死亡。2003年，KJ Hallock研究抗菌肽Magainin的作用机制，结果支持了曲面-孔道模型。

多年来，抗菌肽的构效研究，一直是抗菌肽研究的热点之一。人们通过调整天然抗菌肽的结构，来达到提高活性，减低毒性的目的。然而，设计的结果仍不尽如人意。事实上，抗菌肽仍没有一个通过临床实验的药物能够上市销售。