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禁抗限抗時(shí)代，芽孢杆菌類抗菌肽優勢不一機爸般！

發(fā)表時(shí)間：2023-09-08 09:36
20世紀以來，抗生素在防治人類和畜禽細菌性感染等疾病方面(miàn)發(fā)揮了巨大作用文得，但是随著(zhe)抗生素特别是廣譜樹內抗生素的長(cháng)期使用或濫用導緻的細菌耐藥性問題日益嚴重，因此，開(kāi)發(fā)新型、高效、安全的抗微生物藥物以應對(duì)吧吃嚴重的病原菌感染及病原微生物耐藥性的森木雙重壓力顯得尤為緊迫，而某些微生物合成(chéng)的天然抗菌活性物質(抗菌肽)展現出作為替代品的巨大潛力。
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一、 抗菌肽的概念

微生物産生的抗菌肽(AMPs)是一類陽離子或者兩(liǎng)性的小分子多肽( <10 kDa)，具有天然抗菌活性，根據其合成(chéng)途徑主要分為核糖體黃爸合成(chéng)抗菌肽和非核糖體合成(chéng)抗菌肽。其懂訊中核糖體合成(chéng)抗菌活性肽類物質通常稱為細菌素，前體在核糖體合成(chéng)後(hòu)需要經(jīn章機g)過(guò)轉錄後(hòu)修飾才形成(c船麗héng)有活性的物質﹔而非核糖體肽則是一種(zhǒng)肽類次票還級代謝産物，多由常見氨基酸﹑特殊修飾氨基酸組成(chéng)書問，主要通過(guò)多功能(néng)酶複合體系統合成(chéng)，并土市進(jìn)一步被(bèi)修飾，自花比如環化﹑酰基化、雜環化、甲基化和糖基化等，進(jìn)而形成(chéng)具有生物活性的分子肽。目前已經(jīng)有超過(guò)2000餘種(zhǒng)來源于植物、動票作物﹑病毒、細菌和真菌的抗菌肽類物質，抗菌肽較傳統抗生素而言，具有副作用小和病原菌産生抗性爸遠的幾率低等特點。抗菌肽能(néng)夠作為治療細菌感染、真菌感染以及寄生蟲感染跳土的新型藥物，同時(shí)某些抗菌肽還(hái)具有抗病毒作用。

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二、 芽孢杆菌與抗菌肽

芽孢杆菌是一類兼性厭氧或者好(hǎo)氧，革蘭氏陽性杆菌城票的總稱，可産芽孢，生理特征多樣(yàng)，廣泛分布于植物體表和根系、土壤、空氣。大量研究表明芽孢杆菌能(néng)夠産生多種(zhǒng笑冷)具有較廣抗菌譜的活性物質，這(zhè)些抗菌物質大路線多屬于多肽類。芽孢杆菌産生的抗菌肽具有抑制黴菌等真菌、革蘭氏陽性菌、革蘭氏刀老陰性菌的生物活性，部分還(hái)具有抗病毒和抗支原體的特性。
芽孢杆菌産生的抗菌肽類物質根據化學(xué)結構組成(chéng)主要分為細事頻菌素、糖肽類﹑脂肽類和環狀肽類。而根據知坐其合成(chéng)途徑則主要被(bèi)睡少分為多酶複合體系統合成(chén紅視g)的非核糖體抗菌肽以及核糖體合成(chéng)的抗菌肽兩(liǎn說章g)類，這(zhè)也是目前對(duì)于芽農服孢杆菌産生的抗菌肽類物質的常見分類方法裡友。

2.1非核糖體合成(chéng)抗菌肽

   芽孢杆菌産生的抗菌肽如短杆菌肽、杆菌肽、表面(mià快道n)活性肽、伊枯草菌素﹑豐原素等都(dōu)主要是通過(guò)多酶自得複合體催化氨基酸殘基縮合而成(ch拿子éng)，屬于非核糖體合成(chéng)類抗菌肽村高。這(zhè)些非核糖體合成(chéng)抗菌肽形态各異關林，包括線型、環狀等，環狀支鍊上連接羟基、L型氨基酸或者D型氨基酸影下。同時(shí)，前期形成(chéng)的小分子肽還(hái)房短可能(néng)經(jīng)過(guò)N端甲基化、乙酰化等修飾，形業腦成(chéng)結構相對(duì)複雜身也的活性肽。目前芽孢杆菌産生的非核糖區如體合成(chéng)抗菌肽，根據其具體的結構差異主要分為表面(miàn裡文)活性肽(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)和豐原素雜森( fengycin)三大家族。


2.2核糖體合成(chéng)抗菌肽

芽孢杆菌核糖體合成(chéng)的抗菌就懂肽通常被(bèi)統稱為細菌素，是自然中廣泛存在的一類抗菌活性物質。細菌素一般包括12~50個氨基酸殘基，陽離子型，雙親性或者疏水性。與乳酸菌屬産生的細菌素相比，芽孢杆菌屬産生的細菌素一般具有更寬的我呢抑菌譜，通常對(duì)相近種(zhǒng)屬的細菌道也抑菌性更強。
芽孢杆菌能(néng)夠産生大量不同化學(xué)結構的細要你菌素及其類似物，例如枯草芽孢杆菌産生的subtilin，凝結芽孢杆菌産生的coagulin ，蘇雲金芽孢杆菌産生的bacthuricin 、 thuricin 、 entomocin及 tochicin，蠟樣(yàng)芽孢杆菌産生的cerecin ，地衣芽孢杆菌産生的bacillocino。細菌素根據芽孢杆菌屬前體在核糖體合成(水報chéng)後(hòu)是否經(jīng)過(guò)翻譯後(hòu拍懂)修飾可以將(jiāng)其分為Class I( modified )和Class ll ( unmodified )兩(liǎng)類，其中第二類又被(bèi)分為5個亞類。而目前主要根據硫醚鍵殘基的結構特性而將(jiāng)其分為常見羊毛硫窗河抗生素和非常見羊毛硫抗生素兩(liǎng)大類。其中靜個，羊毛硫抗生素一般分子量小于5 kD，主要由一些獨特氨基酸如脫氫酪氨酸﹑脫氫丙氨酸、羊毛硫氨酸、甲基羊毛硫坐遠氨酸等組成(chéng)，分子内絲氨酸和蘇氨酸通常與半胱機學氨酸硫基脫水形成(chéng)硫醚鍵，常見羊毛硫抗生素一般又分為A型和B型兩(liǎng)類；非常見羊毛硫抗生素又因醫議其分子量大小﹑熱穩定性等特性不同而分為多個亞類。
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芽孢抗菌肽的分類與作用


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三、 抗菌肽的作用機制

抗菌肽的作用機制主要為細胞膜損傷機制，即大多數陽離子型且具有雙親性西商或者疏水性的抗菌肽作用于細胞膜靶位點，形成(chéng)膜孔通用自道(dào)，破壞細菌細胞結構完整性，導緻細胞質外洩而殺滅細菌。抗菌肽通過(guò)細胞膜損傷機理發(fā)揮抗菌作用主要包括三個階段帶正電國門荷的陽離子型抗菌肽與細菌細胞膜上帶負電荷的靶吧朋位點結合：形成(chéng)膜孔通道(dào)，破壞細胞膜的完整性；在細菌細胞電動勢能(néng)作用下，引發(fā雜道)細胞内水溶性物質的大量滲出，最終導緻細菌死亡。此外，脂肽類抗菌肽很門的脂肪酸鍊有利于其發(fā)揮抑菌作用，比如伊枯草菌素家族結構中的β-羟基脂肪酸鍊能(néng)夠通過(guò)重的要組細胞膜的磷脂雙分子層而發(fā)揮更好(hǎo)的抑姐農菌活性，特别對(duì)于真菌類而言。
抗菌肽還(hái)可通過(gu用我ò)胞内損傷機理發(fā)揮作用，即抗菌肽可以直接通過(guò)脯氨酸或海小者精氨酸的餃鍊區在不改變細胞膜通透性的情況下直接穿過(guò)細胞膜，在胞内蓄積後(hòu)作用于DNA、RNA和蛋白質合成(chéng)或翻譯等階段，進(jìn)而抑制膜蛋白合成(chéng)，破壞細胞膜完整性導緻細菌細胞的損傷或者死亡。Lan等通過(guò)體外試驗發(fā)現抗菌肽 Buforin可以在體外與大腸杆菌的 DNA和RNA結合而改變它們的電泳遷移率，側面(miàn)驗證抗菌肽與 DNA等作用的可能(néng)性。Zhang 等在研究解澱粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens K103産生的伊枯草菌素樣(yàng)抗路男菌肽bacillomycin L時(shí)發(fā)現它除了具有形成(c弟小héng)細胞膜孔道(dào)的機制外還(hái)可以作用于真菌的DNA而造成(chéng)其損傷。
此外，還(hái)有一些關于其他作用機友友制的報道(dào)。比如在研究surfactin家族一種(zhǒng)新型抗菌肽WH1-fungin時(shí)發(fā)現其在發(fā)揮抑制一睡真菌作用時(shí)存在兩(liǎng)種(zhǒng)不同的現象，高濃度時(shí)能(néng)夠在細胞膜表面(miàn)形成(議草chéng)膜孔；而低濃度時(shí)則會(h通西uì)誘導細胞的凋亡。同時(shí)該抗菌肽能(néng)夠與線粒體膜上的ATP酶結合而降低其生物活性。Subtilosin作為一種(zhǒng)陰離子抗菌肽，其作用機制與衆多陽離子抗菌肽存在差異，Noll等在研究subtilosin時(shí)發(fā)現其可以結合細菌細胞膜特異性靶通畫位點直接作用于細胞膜，造成(chéng)跨膜pH梯度發(fā)生變化，改變細菌的質子動勢而引發(fā)胞内ATP外流使細胞死亡。
傳統飼用或人用抗生素耐藥性形勢嚴峻，迫使人們加快尋求抗生素但習替代品的步伐，無可否認某些天然活性物質如抗菌肽具有潛在的可能電村(néng)性，特别是來源于芽孢杆菌答懂的抗菌肽，因其廣譜抗菌能(néng)力以及較為高效的活性而備放制受關注。但是對(duì)于源自芽孢杆菌的抗我美菌肽而言，要真正的進(jìn)入人類或者畜又綠禽藥物等領域卻還(hái)需要更嚴謹的理論和實踐從坐研究，比如在其作用機制﹑毒理學(xué)、免疫組學(xué)等間志方面(miàn)。随著(zhe)一些新數藍技術的出現，對(duì)于芽孢杆菌類抗菌肽研究也將(jiāng)日趨深入，特别是借助生信費物膜系統對(duì)其作用機制你農的研究以及更為有效的評估其細胞毒性作用等，家靜這(zhè)都(dōu)會(h黃作uì)不斷加快芽孢杆菌類抗菌肽的研究進(jìn)展及應用。


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