3 抗菌肽筛选策略
3.1基于分离技术的筛选策略以各种蛋白质分离纯化技术从组织中直接分离纯化是将宿主经诱导后取特定组织制成组织匀浆,经超速离心、Sephadex -G50层析、反相高效液相色谱或电泳分离等各种蛋白质分离纯化技术可以得到不同样品,用MALDI-TOF质谱对样品进行分析和活性测定。从组织中直接分离纯化不足之处在于天然含量极微,提取步骤烦琐、得率低[34]。
3.2 利用差异显示技术筛选抗菌肽编码基因利用差异显示技术对进行诱导和未进行诱导基因的差异表达进行研究,可得到一些新的抗菌肽类相关基因,这是关于基因分离、表达研究的较新的方法。Kim等就利用差异显示技术分离到了一种新抗菌肽Enbocin。
3.3 基于同源序列筛选抗菌肽编码基因以细菌诱导动物体产生抗菌肽或直接取特定组织提取mRNA,构建cDNA文库,根据已知抗菌肽的DNA序列设计保守的PCR引物或制备寡核苷酸探针,可以在文库中筛选具有序列同源性的编码基因,这种策略的应用加速了不同物种间同源抗菌肽的发现对库进行测序筛选,用该法可以得到分离纯化方法得不到的抗菌活性的多肽[35]。本室以上述方法从牛蛙皮肤获得了牛蛙皮肤组织抗菌肽粗提物对枯草杆菌、李氏杆菌、绿脓杆菌、李斯特菌、金葡菌有较好的抑菌活性,并结合cDNA文库筛选策略获得多个具有抗菌活性的多肽。
3.4 用生物信息学方法设计和鉴别抗菌肽 生物信息学研究已经在拟南芥 、人、鼠、鸡等多种模式生物中成功地筛选到了新的抗菌肽或β-防御素基因。生物信息学方法可以用来设计具有特定功能的氨基酸序列,也可以进行抗菌肽的设计。抗菌肽数据库APD ( http://aps.unmc.edu/AP/main.php) 的建立为用生物信息学研究抗菌肽提供了支持,目前在该数据库中有约2000余种抗菌肽,该数据库具有根据抗菌肽家族(如细菌素、防御素等),多肽来源(如鱼类、蛙类),翻译后修饰(如酰胺化,氧化,糖基化等),多肽靶向位点(如膜靶向,蛋白靶向,脂多糖靶向等)检索功能,不同来源抗菌肽的氨基酸残基特性分析和数据库辅助的多肽设计。Wang等通过该数据库设计出了抗大肠杆菌活性高于人源抗菌肽LL-37的抗菌肽GLK-19[36]。
3.5 其他高通量筛选鉴别抗菌肽的策略 Loit等将表达文库菌涂在膜支持物上,诱导后挑出阳性克隆测抑菌活性可以快速从表达文库中高通量地筛选抗菌肽[37]。筛选合成肽库或噬菌体展示肽库也是较好的抗菌肽高通量筛选的策略,通过此策略可能得到一系列序列相关的具有抗菌活性的化合物,并可以研究结构与生物活性的关系[38, 39]。Rathinakumar等以穿透人工合成的脂膜为指标,从16384个短肽库中筛得10个多肽,虽然它们在基序、长度和电荷等特性方面存在较大差异,但具有同穿透性抗菌肽一样的活性,以些方法筛得到了抗菌活性不依赖于特定基序和三级结构的膜结活性(interfacial activity)的抗菌多肽[2, 40],Cherkasov等利用人工智能网络技术也引入到了抗菌肽的筛选,并筛得到了比常规方法筛到的抗菌肽抗超级耐药菌活性更高的多肽化合物[41]。
3.6 抗菌肽的分子设计伴随每一种新抗菌肽的发现,都会进行氨基酸序列的修饰,目的是寻找对抗菌活性影响的关键部位,并进一步进行分子设计,以期最大限度提升抗菌肽的抗菌活性。对天然抗菌肽进行序列修饰包括以下内容,即增加、删除、或替代1个或多个残基,截取肽链N端或C端部分序列,连接不同自然来源的抗菌肽片段成为杂合肽等。蛙皮肤抗菌肽ascaphin-8和 XT-7具有广谱的抗菌活性,但因对哺乳动物细胞有毒性作用而不能用于临床,通过将ascaphin-8 的Ala(10), Val(14)和 Leu(18)残基替换为L-Lys 或 D-Lys,将XT-7的Gly(4) 替换为L-Lys,增加了抗菌肽分子两亲性,减少了螺旋数和疏水性,保持了原有抗菌活性并且降低了毒性[42]。Ahmad等以研究了牛抗菌肽BMAP-28的N- 和 C-末端锌指结构与功能的基础上,用丙氨酸残基替换亮氨酸或异亮氨酸残基,设计出了具有细胞选择性的七价重复序列的BMAP-28类似物,具有更低的毒性作用[43],而Jenssen等利用可以计算相邻氨酸残基间能量的两个数学模型可以准确地预测出测试多肽或生物活性[44, 45]。