中心对称α-螺旋肽的生物学活性研究
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摘要
抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)是机体天然免疫系统中的一类小分子多肽物质,其抗菌谱广、耐药率低、毒性低,具有成为新一代抗菌药物的潜力。然而天然抗菌肽仍具有诸多缺点,人们不得不寻找适当的方式对其优化,甚至重新设计,因此合成肽的开发与应用成为新的研究热点。研究发现,多种天然抗菌肽的序列结构中都含有中心对称分布的氨基酸序列,该保守结构与抗菌肽抗菌活性密切相关,所以我们在此基础上建立了中心对称α-螺旋抗菌肽模板(y+hhh+y)_n(h代表疏水性氨基酸;+代表带有正电荷氨基酸;y代表甘氨酸或疏水性氨基酸),并结合甘氨酸和丙氨酸的特性,设计得到一系列中心对称α-螺旋抗菌肽并对其生物学活性进行了研究。首先利用圆二色谱仪检测了抗菌肽在模拟膜环境中的结构构象,通过最小杀菌浓度(MBC)和细胞毒性评价其杀菌能力和生物安全性。检测了抗菌肽的盐离子耐受力和与抗生素的协同作用。最后利用流式细胞仪、荧光分光光度计以及扫描电镜等技术手段研究了抗菌肽的膜作用机理及细胞内靶位点。结果表明:1)绝大多数中心对称α-螺旋抗菌肽在水溶液中呈现无规则卷曲,而在膜模拟环境中呈现α-螺旋倾向,抗菌肽所含重复单元越多,其螺旋倾向越明显。2)含有三个重复单元的中心对称α-螺旋抗菌肽展现出最强的抗菌活性,而富含甘氨酸的中心对称α-螺旋抗菌肽细胞毒性显著低于富含丙氨酸的中心对称α-螺旋抗菌肽(P<0.05),其中GG3对革兰氏阴性菌的治疗指数达到101.59,表现出较强的革兰氏阴性菌杀伤活性。3)GG3具有较强的盐离子耐受力,与链霉素具有协同作用。4)膜作用机制研究发现GG3可以通过破坏细菌细胞膜达到杀菌目的,而且它还可以进入细胞内部,与DNA相结合,阻碍细胞正常生理功能,进一步杀灭细菌。由此可见,GG3凭借其优良的细胞选择性和对革兰氏阴性菌的杀伤活性,有望成为新一代的抗生素替代者。
引文