抗菌肽的活性?xún)?yōu)化及異源表達(dá)研究進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：R945，Q78 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Progress on the activity optimization and heterologous expression of antimicrobial peptides

ZhangMeilingl2，SongJia2， Sun Bo² ，Yan Xue， Zhao Chen2，and Zhang Wanzhong1 （1 College ofEnvironmentalandSafetyEnginering，Shenyang Universityof ChemicalTechnology，Shenyang10142; 2 AcademyofNationalFoodandStrategicReserves Administration，Beijing 10oo37;3NewHopeLiuheLimitedCompany/Key Laboratory ofQualityControl forFeedand Products ofLivestockand Poultry of Sichuan Province，Chengdu 610023）

AbstractAntimicrobial peptides （AMPs） are a class of polypeptides with antimicrobial activity. Compared with traditional antibiotics，AMPs have broad-spectrumantibacterialactivityand can overcome the drug resistance of pathogenic microorganisms，so they have become the hotspot of “antibiotic alternatives”research. Although antimicrobial peptidesare promising inthefelds of medicine，lifescience，and feed industry，many problems stil remain，suchas high acquisitioncost，short half-life，andthegapin minimum inhibitoryconcentrations compared to antibiotics，etc.，which limittheir furtherdevelopment andapplication.Therefore，the studyontheoptimizationof the AMPs acquisition method and the improvement of biological activities is necessry. In this review，the structure types and biologicalactivitiesof the AMPs were briefly introduced，the activity optimization and heterologous expression of antimicrobial peptides were extensivelysummarized，and the future of their industrialization was also prospected in order to provide references for the development and application of antimicrobial peptides.

Key wordsAntibacterial peptides; Biological activity; Structure optimization; Heterologous expression

抗生素耐藥性問(wèn)題已成為全球主要的公共衛(wèi)生威脅之一，因此迫切需要?jiǎng)?chuàng)新型抗生素替代產(chǎn)品。具有獨(dú)特抗菌機(jī)制的抗菌肽（antimicrobialpeptides，AMPs能有效預(yù)防和控制病原微生物的耐藥性，同時(shí)具有良好的生物活性和可降解性，開(kāi)發(fā)前景廣闊。截至2024年1月，已發(fā)掘的抗菌肽接近4000種（數(shù)據(jù)來(lái)源Antimicrobial Peptide Database，https：//apsunmc.edu）?？咕牡淖饔脵C(jī)制主要是通過(guò)形成離散孔或破壞膜雙層結(jié)構(gòu)使細(xì)胞內(nèi)容物外泄，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡；還可以通過(guò)多模式結(jié)合胞內(nèi)靶點(diǎn)，來(lái)抑制核酸、蛋白質(zhì)或細(xì)胞壁等的合成以發(fā)揮生物活性[1；部分抗菌肽對(duì)機(jī)體免疫調(diào)節(jié)也至關(guān)重要。目前，在醫(yī)藥、飼料添加劑等領(lǐng)域已有許多抗菌肽產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)（表1）。

表1部分抗菌肽產(chǎn)品Tab.1 Some antimicrobial peptide products

1抗菌肽的結(jié)構(gòu)及生物活性

1.1抗菌肽的結(jié)構(gòu)

抗菌肽分子量一般在 1～10kDa 范圍內(nèi)，通常由20～60 個(gè)氨基酸殘基組成，具有陽(yáng)離子性、疏水性和兩親性特征。根據(jù)它們的二級(jí)化學(xué)結(jié)構(gòu)，可大致分為4類(lèi)： a -螺旋（α-helical）、 β -折疊（β-sheet）、線性延伸（extended）和環(huán)狀（cyclic）（圖1）。

a -螺旋肽的主要特點(diǎn)是不含半胱氨酸，不形成分子內(nèi)二硫鍵，在水溶液中無(wú)序，但在膜或膜模擬環(huán)境中形成兩親螺旋結(jié)構(gòu)，易通過(guò)化學(xué)方法合成，是目前抗菌肽的主要研究重點(diǎn)，常見(jiàn)的α-螺旋抗菌肽有：天蠶素（cecropins）、乳鐵蛋白肽H（lactoferricinH）（圖1a）。 β -折疊肽分子中包含二硫鍵用以穩(wěn)定肽結(jié)構(gòu)并促進(jìn)穿透細(xì)胞膜，相較于目前研究廣泛的α-螺旋肽，β-折疊肽擁有更強(qiáng)的抗酶解能力和更高的細(xì)胞選擇性。孫棟等[7在抗菌肽TPI結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將形成TPI的……