抗菌肽异源表达的研究进展

抗菌肽是一种小肽类物质,可以抑制多种细菌、真菌、病毒以及抗生素抗性细菌。但是抗菌肽产量低提取工艺繁琐,制约其工业化生产和科学研究。异源表达技术为提高抗菌肽产量提供了十分有效的途径。目前抗菌肽异源表达系统,主要包括大肠杆菌和酵母菌表达系统。本文主要综述了大肠杆菌和酵母菌表达系统的优缺点以及发展方向,为利用生物技术方法提高抗菌肽产量提供理论依据和技术支持。     

抗菌肽在调节免疫和维持肠道健康中的作用

抗菌肽是生物体产生的一类具有抗菌作用的活性肽,具有安全、不易产生耐药性等优点。抗菌肽不仅可以抑制腐败菌和致病菌的生长,还有助于提高机体免疫力和改善肠道健康,广泛应用于医药、食品、农业等多个领域。肠道除了发挥消化吸收作用外,还是机体最大的免疫器官,对维持人体健康发挥着至关重要的作用。近年来,抗菌肽在调节免疫和维持肠道健康中的作用备受关注。本文综述了抗菌肽在调节免疫和维持肠道健康中的作用,提出了抗菌肽的研究发展新方向,为拓宽抗菌肽的研究与应用领域,发掘抗菌肽的健康功效提供参考。     

抗菌肽对于病原微生物的抗菌及耐药机制

抗菌肽作为多种生物抵抗病原体的第一道防线,可以作为生物体内的天然免疫屏障,也可以在食品工业中用作天然防腐剂。该文叙述了抗菌肽杀灭细菌的作用机制以及微生物耐受抗菌肽的基本原理。无论是抗菌肽对病原微生物的抗菌作用还是病原微生物的耐抗性,其主要机制都与膜的生理功能和胞质成分变化有关。对于抗菌,主要是通过阻碍或破坏细胞壁的形成、与胞内靶位点结合以及抑制主要的脱氧核糖核酸（DNA）复制酶从而达到抗菌效果。微生物对于抗菌肽耐药性的实现主要是有机体通过先天的组成型抗性和后期的诱导型抗性。这些信息可能有助于选择最佳的抗菌肽,并建立有效的使用途径。     

植物抗菌肽的研究进展及其应用

抗菌肽是生物体先天免疫系统的重要组成部分,它们从广泛的生物体中分离得到,包括细菌、植物和动物。在过去的20年里,随着抗菌肽的不断被发现,抗菌肽的数量在快速的增长,它们的广谱抗菌活性也在被深入的研究。植物抗菌肽是从植物中分离得到的,与其他生命形式的抗菌肽存在许多不同点。常见的植物抗菌肽类型包括硫堇、植物防御素、橡胶蛋白、Knottins、脂转移蛋白和Snakins。由于病原微生物对抗生素的耐药性不断增强,因此迫切需要找到可以替代传统抗生素的药剂。植物抗菌肽具有广泛的生物活性,包括抗细菌、抗真菌、抗病毒、杀虫和抗癌,所以它们有希望成为治疗由病原体引起动物和人类感染的药物的候选者。植物抗菌肽发挥生物活性的机制是我们研究的重要方向,有助于找到治疗疾病的新疗法。本文主要阐述了植物抗菌肽的分类、分布、功能和作用机制;微生物对植物抗菌肽的抵抗机制;植物抗菌肽的发展前景。     

油菜抗菌肽基因BnCRP1的克隆表达和活性分析

通过生物信息学的方法,充分利用甘蓝型油菜组织转录组测序数据和已有的抗菌肽数据库,筛选获得一个核苷酸长度为102 bp,编码34个氨基酸长度的新型抗菌肽基因BnCRP1,BnCRP1抗菌肽序列中有9个半胱氨酸,半胱氨酸含量超过27%,是一种新型的植物来源的半胱氨酸富集类抗菌肽(Cystin rich protein CRPs),在抗菌肽分类中属于打结素类抗菌肽(Knottin-like Peptides)。抑菌活性检测结果表明抗菌肽BnCRP1对细菌和真菌都具有较强的抑菌活性。拟南芥离体叶片涂抹接菌实验证实,BnCRP1能够显著增强植物对腐生营养型真菌核盘菌的抗性,能够作为生防制剂用于菌核病的防治中,还可以作为一个新基因源用于植物基因工程,以培育抗病转基因植物。本研究为利用生物信息手段和基因工程技术大规模鉴定新植物来源抗菌肽提供参考。     

根癌农杆菌介导抗菌肽基因转化大豆的研究

为利用抗菌肽基因培育转基因大豆抗病材料,采用根癌农杆菌介导法将抗菌肽基因和绿色荧光蛋白融合基因转入大豆胚尖外植体。结果表明,60mg/L的卡那霉素可以对转化植株进行有效的筛选;在共培养时添加200μmol/L乙酰丁香酮有利于抗菌肽基因的转化;在生根培养基中不添加卡那霉素更有利于转化苗的成活。目的基因特异的PCR检测和绿色荧光蛋白表达分析,发现抗菌肽基因已转入大豆,并得到表达。     

抗菌肽应用于食品中的研究现状及面临的挑战

食品安全问题一直为人们所关注,其中微生物污染是导致食品腐败变质的主要原因。抗菌肽来源广泛,抑菌谱广,杀菌速度快,可以较好地控制食品中腐败微生物的滋生;对pH值、蛋白酶和热处理有较好的稳定性,在成分复杂的食品体系中有一定的适用性;由于其抑菌机理特殊,不易产生耐药性;部分具有抗氧化和提高免疫力等多种功能,对人体具有一定的保健作用。抗菌肽的以上特点满足了人们对新型防腐保鲜剂的多种需求,有望在食品工业上发挥重大作用。因此,在抗菌肽的生物学功能以及抗菌肽保鲜机理简单介绍的基础上,对抗菌肽应用于不同食品中的研究现况进行详细综述,最后对抗菌肽在食品中应用目前存在的问题和发展方向提供了思考。     

抗菌肽brevilaterin与ε-聚赖氨酸对金黄色葡萄球菌的协同抑菌机理

金黄色葡萄球菌是食品中常见的致病菌,控制食品中金黄色葡萄球菌的生长繁殖对提高食品安全性至关重要。本研究以金黄色葡萄球菌作为指示菌,考察了抗菌肽brevilaterin与ε-聚赖氨酸的协同抑菌机理。抑菌动力学结果表明抗菌肽与ε-聚赖氨酸对金黄色葡萄球菌具有协同抑菌效果;细胞膜质子动力势研究结果显示,抗菌肽对跨膜pH值梯度无明显影响,ε-聚赖氨酸会破坏跨膜pH值梯度,1/4最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)抗菌肽+1/4 MICε-聚赖氨酸(联用组)对跨膜pH值梯度产生了协同破坏作用;采用流式细胞术结合荧光显微镜考察细胞膜的完整性,发现抗菌肽对细胞膜完整性具有较强的破坏作用,1/4 MIC抗菌肽即可导致36.3%的膜破损,而ε-聚赖氨酸对膜完整性损伤较小,1/4 MICε-聚赖氨酸仅破坏10.4%的细胞膜完整性,两者联用可对细胞膜完整性产生协同破坏作用,导致51.3%细胞膜完整性发生损伤;采用透射电子显微镜观察了细胞超微结构,发现抗菌肽和ε-聚赖氨酸联用较单独使用对细胞形态和细胞内容物的泄漏产生了协同破坏作用;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示,ε-聚赖氨酸会抑制菌体蛋白质的合成或降解蛋白质,而抗菌肽对蛋白质合成无影响;琼脂糖凝胶阻滞电泳表明,抗菌肽对菌体DNA条带无明显变化,而ε-聚赖氨酸以及两者联用会造成DNA滞留,表明ε-聚赖氨酸可以通过与DNA结合发挥抑菌作用。上述结果表明,抗菌肽brevilaterin和ε-聚赖氨酸联用可以增强对细胞膜的破坏强度,且兼具抗菌肽对呼吸链脱氢酶活性的抑制与ε-聚赖氨酸对跨膜pH值梯度的破坏和DNA的结合作用,从而实现多靶位协同抑菌。     

抗菌肽的功能及生产研究进展

为进一步了解抗菌肽的研究现状,以期为抗菌肽的纯化鉴定、生产和应用提供理论依据,对抗菌肽的功能,纯化鉴定方法,人工合成和基因工程表达进行了综述。抗菌肽不仅具有广谱的抗菌活性且有抗癌、抗病毒、促进伤口愈合等作用,抗菌肽经乙酸提取,反相液相色谱纯化是较常见的方法,抗菌肽的人工合成多采用固相合成,基因重组一般包括三个内容：抗菌肽的基因结构分析,抗菌肽的基因表达调控及互补脱氧核糖核酸（cDNA）编码,抗菌肽的基因表达系统。     

不同微生物诱导家蝇幼虫表达抗菌肽的特性

研究不同微生物诱导家蝇幼虫表达的抗菌肽特性.用3种不同的病源菌通过针刺感染的方法诱导家蝇幼虫表达抗菌肽,通过Sephadex G25分离,用Hult mark改进法和抑菌圈测定法作抑菌试验,用毛细管电泳（CE）分析不同微生物诱导得到的抗菌肽样品差异,检测抗菌肽的热稳定性和酸碱耐受性.发现不同微生物诱导产生的家蝇抗菌肽具有广谱抑菌性,但不同样品对不同病源菌抑菌活性有差异,不同测定抑菌效果的方法对抑菌结果有影响,各种抗菌肽样品CE蛋白谱具有明显不同.抗菌肽样品都具有热稳定性和酸碱耐受性.说明不同微生物诱导产生的家蝇抗菌肽类型以及抗菌肽含量与诱导源有关,抗菌肽为家蝇幼虫体内固有成分,诱导增加了抗菌肽的表达量同时刺激新抗菌肽的产生.用志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌诱导家蝇幼虫可产生较多含量高活性好的抗菌肽.     

Ribosomally synthesized antimicrobial peptides in prokaryotic and eukaryotic organisms

Ribosomally synthesized antimicrobial peptides are found both in prokaryotes and eukaryotes. They possess a low molecular weight and are characterized by compact structures, thermal stability and potent antimicrobial activity. Their typical amphipathic character is responsible for their detergent‐like mode of action. Since these peptides are directly gene‐encoded, it is possible to modify their structure by mutagenesis to produce structure analogues with an expanded spectrum of antimicrobial activity. Furthermore, the production of these peptides in heterologous expression systems could enable yield improvement to make them accessible for industrial application and to reduce the processing costs by using optimized isolation procedures. They might be useful as effective natural food preservatives because of their chemical and physical properties.     

抗菌肽功能特性与作用机制的研究进展

抗菌肽是核糖体合成的天然抗生素,是多细胞生物体免疫系统的一部分。抗菌肽的来源广泛,氨基酸的组成和结构差异很大,具有快速杀伤以及广谱的抗菌活性。随着抗菌肽种类越来越多,对其抗菌机制及构效关系的研究成为学者们关注的热点。文章系统地阐述了抗菌肽的来源和功能特性、抑菌机制以及构效关系。     

Antimicrobial proteinaceous compounds obtained from bifidobacteria: from production to their application

Antimicrobial proteinaceous compounds such as bacteriocins or bacteriocin-like compounds produced by bifidobacteria are largely unknown but have been found to have potent antimicrobial activities toward closely related bacteria and undesirable harmful microorganisms. They are useful in the fields of food preservation or safety, health care, and pharmaceutical applications. The inhibition activity of these substances has been reported to be strain-dependent. Binding to the epithelial cell on the gastrointestinal surfaces is one of the important factors of resident microflora to colonize the intestine. Certain Bifidobacterium strains are able to produce substances that compete and prevent pathogenic bacteria from adhering to the receptors on epithelial cells of intestinal surfaces. The potential probiotic effects of bifidobacteria is well known in the human ecosystem and their production of antimicrobial peptides can contribute to elucidate the precise mechanisms by which bifidobacteria can dominate the intestinal microbiota and achieve their probiotic function. This paper presents a review of the antimicrobial proteinaceous compounds produced by various Bifidobacterium strains, the attempts made to purify them, their characterization, identification and useful applications.     

Antimicrobial peptides generated from milk proteins: a survey and prospects for application in the food industry. A review

Milk proteins constitute a natural reservoir of bioactive peptides with physiological and/or antimicrobial properties, the release of which requires hydrolysis of the precursor molecules by digestive proteases or by fermentation with proteolytic micro‐organisms. Depending on the digestive or microbial proteases used, an array of bioactive peptides would be released either from caseins or whey proteins, but only a small part of these peptides has so far been identified and characterised with respect to their antimicrobial activity. The antimicrobial peptides known thus far have proven to be potent inhibitors to the growth of a wide range of undesirable micro‐organisms of health or spoilage significance. Nevertheless, previous research work has largely been oriented towards their possible application in medicine, which has hindered their high potential as food‐grade biopreservatives and/or as supplements in functional foods. This review attempts to study the literature pertaining to antimicrobial peptides derived from major milk proteins (caseins, α‐lactalbumin and β‐lactoglobulin) upon hydrolysis either by digestive proteases or by fermentation with proteolytic lactic acid bacteria. Their possible application in the food industry and their mechanism of action will also be discussed. Reference antimicrobial peptides produced by living micro‐organisms as innate immune defence components against microbial infections will occasionally be invoked for comparison purposes.     

Antioxidant and antimicrobial peptidic hydrolysates from muscle protein sources and by-products

Bioactive peptides are short peptides approximately 2–30 amino acids in length. They are inactive within the sequence of the parent protein and can be released during gastrointestinal digestion, during food processing or by hydrolysis using commercial enzymes. Meat derived peptides have a myriad of bioactive potential including, antioxidant, antimicrobial, anti-thrombotic, ACE-I-inhibitory and cytomodulatory functions. Antioxidant and antimicrobial peptides isolated from meat muscle sources may be used as functional ingredient in food formulations to impart human health benefits and/or improve the shelf life of foods. This review collates information regarding peptidic hydrolysates with antioxidant and antimicrobial properties isolated from vertebrate and invertebrate muscle and by-products, identifying the sources, the isolation and characterisation techniques used, and the methods used to demonstrate these bioactivities in vitro.     

海洋生物抗菌肽研究进展及其在生物防治中的应用前景

抗菌肽是一种具有抗菌活性的生物短肽,广泛存在于生物界中。本文综述了抗菌肽的几种类型及作用机理,介绍了海洋生物抗菌肽的研究状况、存在的主要问题及其在生物防治中的应用前景。     

抗菌肽结构优化与改造策略研究进展

抗菌肽（AMPs）是一类具有抗菌活性的生物活性肽,由于热稳定性好、细胞选择性强、对哺乳动物细胞毒副作用少和不易产生耐药性等优势,成为近年来生物活性肽领域重要的研究热点。该文简要介绍了抗菌肽的分类,综述了抗菌肽的一级结构与空间结构特点,并从改变净正电荷数量与分布、调整抗菌肽α-螺旋度、提高抗菌肽蛋白酶耐受性、改变疏水性及平均疏水矩大小、改变两亲性、改变氨基酸残基位置及肽链长度、构建杂合抗菌肽、降低哺乳动物细胞毒性和制备金属抗菌肽提升抗菌活性与拓展抗菌谱等方面阐述抗菌肽的结构改造策略,并对抗菌肽结构优化策略研究进行了展望,旨在为抗菌肽结构优化策略的选择提供理论参考。     

乳源抗菌肽的研究进展与展望

近年来,乳蛋白来源的生物活性肽方面的研究进展迅速,日益引起人们的重视并日趋成为乳品领域研究的焦点。到目前为止,已经发现了几十种具有不同生理功能的生物活性肽,抗菌肽是近几年研究较多的一类生物活性肽,它能够增强机体抵抗病源微生物的能力并具有广谱抗菌性,对人体特别是对新生儿正常生理功能发挥着不可替代的作用,它的开发利用和进一步深入研究具有重要意义。     

花椒籽蛋白抗菌肽的抑菌作用及其稳定性研究

本研究采用菌落计数法对花椒籽蛋白抗菌肽的抑菌效果及稳定性进行了研究。结果表明:抗菌肽对大肠杆菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌均具有抑制作用;抗菌肽的抑菌活性随浓度的升高而增强;经不同温度、加热时间处理后,抗菌肽的抑菌活性与对照相比无显著差异(p0.05);抗菌肽在经p H 2.0~12.0处理后仍有抑菌活性,p H 2.0时的抑菌率最低(58.13%),p H 12.0时的抑菌率最高(79.17%);随着金属离子浓度的增加,经K+、Ca2+和Fe3+处理后的抗菌肽的抑菌活性分别呈降低、增加、变化平缓的趋势,经0.1 mol/L K+处理后的抗菌肽的抑菌活性明显增强;经有机溶剂处理后,抗菌肽的抑菌活性有所降低;经吐温20、吐温80处理后,抗菌肽的抑菌活性极显著增强(p0.01),SDS对抑菌活性的增加不显著。因此,抗菌肽具有很好的热、酸碱、金属离子和有机溶剂稳定性,而表面活性剂(吐温20、吐温80)能使抗菌肽的抑菌活性显著增强。     

几种豆科植物抗菌肽的生物信息学预测与分析

植物抗菌肽是存在于植物组织细胞中的一类对于对外来侵害有防御作用的小分子蛋白,可抑制或杀伤多种细菌和真菌。随着人们健康意识的提高以及技术手段的进步,植物来源抗菌肽的发掘和应用逐渐成为食品开发领域的重要研究方向。该试验从蛋白数据库中筛选了7种豆科植物的抗菌肽,并对其蛋白序列进行了比对和系统进化树分析,结合生物信息学研究工具对豆科植物抗菌肽的疏水性、拓扑结构域、蛋白空间结构和亚细胞定位进行了预测和分析。结果表明,7种豆科植物抗菌肽序列相似度达到71.94%,均具有8个半胱氨酸保守位点;豆科植物抗菌肽为碱性膜结合蛋白,分布于液泡膜、细胞核膜或者细胞膜上;其3D结构均由一组β-折叠和一个α-螺旋组成,与硫堇、植物防卫素蛋白结构相似。