蝎毒多肽CTR抗菌及抗肿瘤机制的研究(2)
目前已在多种细菌、昆虫、植物、脊椎动物和哺乳动物中，发现了超过 1500多种天然来源的抗菌肽。在细菌中已发现杆菌肽、短杆菌肽S、多粘菌素E和乳链菌肽等四种类型抗菌肽，其中乳链菌肽有预防牛的乳房炎的作用[1]。植物源抗菌肽通常被称为植物防御素，主要有thionins、displayhevein、plant defensins、lipoidtransfer proteins、IbAMP、knottin-like、molting hormone 和MBP1 等八个家族，硫堇蛋白是最早从植物中分离出来的抗菌肽，普遍存在于植物的种子和叶及根的表皮细胞中[2]。动物源抗菌肽则广泛存在于节肢类、两栖爬行类及哺乳类动物体内[3]。哺乳动物抗菌肽主要存在于中性粒细胞、粘膜及皮肤等，其中防御素（如α、β及θ-防御素）是哺乳动物中研究最多的一类抗菌肽[4]。王艳等针对上述各种性质来源，对截至2013年4月NCBI上所有的哺乳动物抗菌肽进行了详细的分类，并对其氨基酸的理化性质、平均疏水性、跨膜结构及亚细胞定位等特征进行了深入的预测及分析[5]。
在抗菌肽的几种抗菌作用机制模型中，研究比较深入的有毯式模型（The Carpet model）、桶板模型（The barrel-stave model）、环孔模型（The toroidal pore）等[6,7]。另外，分子电穿孔模型[8]（The molecular electroporation model）和脂筏模型[9]（The sinking raft model）对解释抗菌肽的膜破坏机制也很重要[10]。这些模型基本表明，抗菌肽可以通过增加细菌细胞膜的通透性，使得大量细胞内容物外泄，最终导致细菌细胞的死亡。另外，一些实验结果表明，抗菌肽可能存在其它的抗菌机制，比如抑制某些必需酶的活性、抑制核酸及细胞壁的合成以及抑制蛋白质与核酸的结合等[11]。
当前困扰医学界的不仅仅是抗生素滥用造成的抗药性问题，更大的难题是癌症久久攻克不下。而近年来，一些对肿瘤细胞具有明显的抑制作用而对正常细胞和免疫系统没有破坏作用的抗菌肽得以发现。抗菌肽以其独特的选择毒性作用和其不具免疫原性引起了人们的广泛兴趣，通过提高其稳定性、降低蛋白酶和蛋白质浆液对抗癌抗菌肽的抑制作用、减少人体对抗癌抗菌肽的免疫力以及增加癌症细胞对抗癌抗菌肽的靶向识别等方式对抗菌肽进行修饰和设计，抗菌肽完全有可能成为新一代低毒高效的抗癌药物，为癌症治疗带来曙光。
蝎子是地球上分部较为广泛的最古老物种之一，其具有通络止痛、攻毒散结的作用，作为动物性中药在中国应用已有近千年的历史。蝎毒是存在于蝎尾腺内的一类具有多种生物活性的蛋白质或多肽混合物，是药用蝎的主要活性成分。国内外多名学者提取蝎毒的不同组分，研究证明其具有广泛的抗菌活性和抗肿瘤活性，对革兰氏阳性和阴性细菌有良好的杀灭作用，对胃癌、肝癌、食管癌细胞的生长均有抑制作用。
在本课题中，我们从刺尾蝎cDNA文库中分离得到CTR基因，其cDNA序列编码一个49氨基酸的成熟肽，生物学功能尚未得到鉴定。通过软件分析，CTR peptide具有典型的抗菌肽二级结构特征。通过抑菌圈分析法、最小抑菌浓度测定、杀菌动力学实验及扫描电镜观察，初步研究该蝎毒多肽的抗菌机理；之后通过正常细胞毒性检测和肿瘤细胞毒性检测对其抗肿瘤的机制进行初步探索。我们的研究将加深人们对蝎毒多肽的认识，进一步深入研究抗菌肽的抗菌机理以及抗菌肽生物活性与其结构的关系，为研发新型高效广谱的蝎源抗菌肽及其生物合成提供重要材料和基因资源。
图1 抗菌肽的各种作用机制模型
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