两栖爬行动物Cathelicidin抗菌肽作为抗感染药物的开发研究

【摘要】：目的意义:Cathelieidin是主要在哺乳动物体内发现的一类结构多变的抗微生物肽,因在表达的信号肽与成熟肽间含有一高度保守的Cathelin肽段而自成一家族,成熟抗菌肽位于前体分子的C-末端,具有很高的变异性。由于传统抗生素的大量使用导致了耐药病原微生物的迅速增长,因此现在亟待开发出新型抗生素来对付世界范围内日益严重的病原微生物耐药性。抗菌肽在自然界分布广泛,是生物体产生的抵御外源性感染的内源性物质,历经数百万年而很少产生耐受性,具有作用迅速、强大、广谱等特点。最近,我们率先从国产眼镜蛇科眼镜王蛇、眼镜蛇、金环蛇中以及两栖类大蹼铃蟾中首次得到了两栖爬行动物的Cathelicidin抗菌肽编码基因,并以两栖爬行动物Cathelicidin抗菌肽为模板进行了抗感染药物的开发研究。材料和方法:以螺旋轮作图法为指导,天然两栖爬行动物Cathelicidin抗菌肽为模板,化学合成了多个两栖爬行动物Cathelicidin抗菌肽的衍生物。采用常规方法对它们的主要药效学、作用机制及结构-功能关系进行研究,为该类分子的潜在临床应用打下基础。结果和结论:1)两栖爬行动物来源的Cathelicidin抗菌肽结构高度保守,有广谱的抗菌活性,对许多临床耐药微生物也显示了较强的体外抗菌活性,包括大肠杆菌临床耐药株、绿脓杆菌临床多药耐药株、产气杆菌临床多药耐药株及阴沟杆菌临床多药耐药株;2)两栖爬行动物来源的Cathelicidin抗菌肽具有极低的细胞毒性以及溶血活性,同时,在高的盐浓度以及血浆存在下也保持其抗菌活性,显示了较高的临床应用前景,提供了临床抗感染药物筛选的优良先导结构;3)天然两栖爬行动物Cathelicidin抗菌肽的N-末端氨基酸残基对其抗菌活性无太大影响,但显著增强其细胞毒性,C-末端氨基酸残基对上述二种活性无显著影响;4)电镜研究表明其对大肠杆菌ATCC25922的作用机制主要以孔道形成的方式破坏细菌的膜结构,两栖爬行动物Cathelieidin抗菌肽是否同时作用于细菌内的特异靶点值得进一步研究;5)通过结构优化,结合活性测定,已得到比天然两栖爬行动物来源的Cathelicidin抗菌肽(34肽)短14个氨基酸残基的优化结构(20肽),为该类分子的成药性研究打下了坚实的基础。

【作者单位】：中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室
【基金】：“重大新药创制”科技重大专项资助课题(2009ZX09103-147)
【分类号】：R96