抗菌肽(ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｐｅｐｔｉｄｅ)是具抗菌活性的小分子蛋白質(zhì),是宿主先天性非特異性防御系統(tǒng)的重要組分。迄今為止在昆蟲、被囊動(dòng)物、鳥類、哺乳動(dòng)物、植物等多種生物中發(fā)現(xiàn)了100多種內(nèi)源性抗菌肽?？咕木哂蟹肿恿啃?理化性質(zhì)穩(wěn)定,抗菌譜廣及材料來源豐富等優(yōu)點(diǎn),抗菌肽不僅能作用于細(xì)菌、真菌、病毒以及其他一些原核生物,對(duì)腫瘤治療也有一定的作用。抗菌肽對(duì)生物的天然免疫起關(guān)鍵作用。20世紀(jì)80年代初,Ｓｔｅｉｎｅｒ[1]及Ｓａｌｓｔｅｄ等[2]首次分離到昆蟲的抗菌多肽天蠶素(ｃｅｃｒｏｐｉｎ)和防御素(ｄｅｆｅｎｓｉｎ),從此人們開始關(guān)注這類抗菌多肽,研究了其遺傳免疫性、寄主防御系統(tǒng)、膜蛋白的相互作用、蛋白的修飾和分泌等,從而將這些抗菌多肽開發(fā)成有應(yīng)用價(jià)值的食品添加劑和藥物。
1 昆蟲抗菌肽的種類
昆蟲產(chǎn)生的抗菌多肽是昆蟲免疫的效應(yīng)物。昆蟲的抗菌肽屬陽離子堿性多肽,大致可分為以下4類:第一類是天蠶素,含有31～39個(gè)氨基酸殘基,一般不含有半胱氨酸,由鱗翅目和雙翅目昆蟲產(chǎn)生。第二類是昆蟲防御素,含有38～43個(gè)氨基酸殘基,其結(jié)構(gòu)與動(dòng)物和某些植物的防御素相似。防御素大量存在于昆蟲血淋巴液中,至今已在雙翅目、鞘翅目、膜翅目、半翅目和蜻蜓目中發(fā)現(xiàn)了30多種防御素,主要?dú)⑺栏锾m氏陽性菌。最近從果蠅中分離到抗菌多肽ｄｒｏｓｏｍｙｃｉｎ,有38%的氨基酸序列與植物防御素相似,表明其與植物多肽的進(jìn)化有一定的同源關(guān)系。第三類是分子量為2～4ｋＤ富含脯氨酸和精氨酸的抗菌肽,如從意大利蜜蜂中分離到的蜜蜂肽ａｐｉｄａｅｃｉｎ和ａｂａｅｃｉｎ(分子量分別為2.0ｋＤ和4.0ｋＤ)等,該類抗菌肽主要抑制革蘭氏陰性菌。第四類是分子量為8～30ｋＤ,富含甘氨酸的蛋白,如從麻蠅幼蟲體內(nèi)分離到的麻蠅毒 素Ⅱ(ｓａｒｃｏｔｏｘｉｎⅡ,分子量約為27ｋＤ),從綠蠅幼蟲、粉甲幼蟲蟲體中分離到的雙翅肽ｄｉｐｔｅｒｉｃｉｎ(分子量約為9ｋＤ)和鞘翅肽ｃｏｌｅｏｐｔｅｒｉｃｉｎ等,這些大肽間相互關(guān)系較遠(yuǎn),屬樗蠶素(ａｔｔａｃｉｎ)的超家族成員。
2 昆蟲抗菌肽的抗菌作用機(jī)理
昆蟲受傷后能誘導(dǎo)血細(xì)胞和脂肪體迅速產(chǎn)生并釋放大量不同組分抗菌肽進(jìn)入血液,殺死外來細(xì)菌,這些抗菌肽合成類似于免疫應(yīng)答反應(yīng)和哺乳動(dòng)物急性期反應(yīng)。這些基因的表達(dá)受κＢ相關(guān)模式調(diào)控元件,與哺乳動(dòng)物中相類似的調(diào)節(jié)編碼免疫和應(yīng)急期蛋白基因的ＮＦ κＢ相關(guān)的反式激活蛋白二者共同調(diào)控[3]。
當(dāng)抗菌肽基因在體內(nèi)通過細(xì)菌的脂多糖類(ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ,ＬＰＳ)或死亡的細(xì)胞誘導(dǎo)表達(dá)時(shí),外來的刺激信號(hào)激活轉(zhuǎn)錄激活因子ＮＦ κＢ,激活的ＮＦ κＢ識(shí)別并結(jié)合到抗菌肽基因5′Ｂ 上游的一段特定區(qū)域,從而激活抗菌肽基因的表達(dá)[4,5]。表達(dá)后產(chǎn)生的抗菌肽在水溶液中沒有穩(wěn)定的構(gòu)象,只是在結(jié)合或接近細(xì)胞膜時(shí)才形成高級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)此有學(xué)者分別提出各自的觀點(diǎn):Ｍｅｒｒｉｆｉｅｌｄ等[6]認(rèn)為,當(dāng)抗菌肽與細(xì)胞膜疏水區(qū)域接觸時(shí),整個(gè)分子(從Ｎ端到Ｃ端)誘導(dǎo)出兩親性螺旋,抑菌過程可能首先是抗菌肽Ｎ端的帶電氨基酸與細(xì)胞膜的極性集團(tuán)靜電吸引,并形成α 螺旋,沿螺旋軸翻轉(zhuǎn),嵌入細(xì)胞膜,破壞膜結(jié)構(gòu)。Ｆｉｎｋ等[7]研究表明,抗菌肽Ｎ端(殘基1～11)形成兩親性螺旋,中間部分(殘基12～24)形成彈性轉(zhuǎn)角,Ｃ端形成疏水螺旋。當(dāng)抗菌肽作用于細(xì)胞膜時(shí),Ｃ端疏水螺旋插入膜中,Ｎ端結(jié)合在膜表面,中間由彈性轉(zhuǎn)角相連。Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ等[8]提出,抗菌肽通過靜電作用被吸引到膜表面,然后疏水性尾巴插入細(xì)胞膜中的疏水區(qū)域,通過改變膜構(gòu)象,多個(gè)抗菌肽聚合在膜上形成離子通道。在上述的4類抗菌多肽中,天蠶素和防御素的抗菌機(jī)理研究得最為詳細(xì)。
2.1 天蠶素的抗菌機(jī)理
天蠶素為陽離子型分子,含有2個(gè)α 螺旋結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)具有雙親和性。Ｎ 末端具有親水性并含堿性氨基酸。含有堿性氨基酸的堿性部位與細(xì)菌細(xì)胞膜的磷脂親和,疏水部位貫穿細(xì)菌細(xì)胞膜,從而使細(xì)菌細(xì)胞膜的電動(dòng)勢(shì)消失,ＡＴＰ含量迅速減少,這樣使細(xì)菌細(xì)胞膜機(jī)能喪失,細(xì)菌死亡。Ｃ 末端氨基酸的酰氨化對(duì)于抗菌蛋白保持其抗菌活性是極為重要的[9]。
2.2 防御素的抗菌機(jī)理
昆蟲防御素對(duì)革蘭氏陽性、陰性菌均有殺傷作用。相對(duì)而言,對(duì)革蘭氏陽性菌殺傷力更強(qiáng),這可能是革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁防礙防御素接觸細(xì)胞膜。防御素分子含有6個(gè)半胱氨酸,形成3個(gè)二硫鍵,具有穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)與從哺乳動(dòng)物體中分離到的防御素分子結(jié)構(gòu)相同。防御素類抗菌肽的殺菌機(jī)理也是防御素分子作用于細(xì)菌細(xì)胞膜。分子中的二硫鍵與細(xì)菌細(xì)胞膜的心肌磷脂有很強(qiáng)的親和作用。結(jié)合后形成離子通道,從而改變細(xì)胞膜的透性,將細(xì)菌殺死。防御素的殺菌活性中心部位為α 螺旋結(jié)構(gòu)[10]。Ｃ 末端氨基酸的酰氨化對(duì)其保持抗菌活性也是極為重要的。研究發(fā)現(xiàn),防御素附著在細(xì)菌表面后,除了本身對(duì)細(xì)菌的損傷外,還可以使細(xì)菌被吞噬細(xì)胞吞噬消化,起到調(diào)理素的作用。另有研究表明,過氧化氫(Ｈ2Ｏ2)與防御素有協(xié)同作用,此協(xié)同作用隨Ｈ2Ｏ2濃度的增加而增加,使防御素易于進(jìn)入其靶細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)環(huán)境。此外,研究表明樗蠶素類抗菌肽的抗菌機(jī)理是阻礙細(xì)菌外膜蛋白的合成,富含甘氨酸類抗菌肽的抗菌機(jī)理是阻礙細(xì)菌肽聚糖的合成。
3 昆蟲抗菌肽的應(yīng)用
3.1 轉(zhuǎn)抗菌肽基因植物
昆蟲抗菌肽對(duì)植物病原菌也表現(xiàn)出極強(qiáng)的抗菌活性。用基因工程方法將真核生物編碼抗菌肽的基因?qū)胱魑锊⒌靡员磉_(dá),以達(dá)到抗菌的目的是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。Ｊａｙｍｅｓ[11]將天蠶素Ｂ基因?qū)霟煵葜仓曛?培育出抗煙草青枯病(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｏｌａｎａｃｅａｒｕｍ)的煙草植株。Ｂｅｌｔａｎ等[12]將天蠶素Ｂ類似物ＳＢ 37的基因轉(zhuǎn)入煙草中,發(fā)現(xiàn)可推遲煙草的發(fā)病時(shí)間,并可以降低發(fā)病率和死亡率。另有報(bào)道將ａｔｔａｃｉｎＥ基因轉(zhuǎn)入蘋果樹可提高蘋果樹對(duì)梨火疫病(Ｅｒｗｉｎｉａａｍｙｌｏｖｏｒａ)的抗性[13]。最近有研究表明,編碼一種穩(wěn)定的ｃｅｃｒｏｐｉｎ類似物ＭＢ39的基因在轉(zhuǎn)基因煙草中表達(dá)可抗煙草野火病(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｙｒｉｎｇａｅｐｖ.ｔａｂａｃｉ)[14]。
國(guó)內(nèi)也已研究出抗煙草花葉病毒病(Ｔｏｂａｃｃｏｍｏｓａｉｃｖｉｒｕｓ,ＴＭＶ)的轉(zhuǎn)基因煙草。簡(jiǎn)玉瑜等[15]將天蠶素Ｂ基因轉(zhuǎn)入水稻,培育出抗水稻白葉枯病(Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓｏｒｙｚａｅｐｖ.ｏｒｙｚａｅ)的植株。賈士榮等[16]自1986年開始選定昆蟲細(xì)胞產(chǎn)生的抗菌肽天蠶素進(jìn)行馬鈴薯抗青枯病基因工程的研究,改造并構(gòu)建了比天蠶素抗性能力更強(qiáng)的ｃｅｃｒｏｐｉｎＢ、ｓｈｉｖａＡ及ＷＨＤ等抗菌肽基因,并導(dǎo)入我國(guó)7個(gè)馬鈴薯主栽品種中,轉(zhuǎn)化出1050個(gè)轉(zhuǎn)基因株系。
3.2 轉(zhuǎn)抗菌肽基因動(dòng)物
控制瘧疾、黃熱病等蚊傳疾病的主要手段是開發(fā)高效的藥物和疫苗,以及消滅傳播介體(蚊等),切斷傳播途徑。近年來通過遺傳工程的方法,將對(duì)病原生物有抑制作用的抗菌肽基因?qū)雮鞑ソ轶w(蚊)中,使其在昆蟲體內(nèi)高效穩(wěn)定的表達(dá),從而切斷病原物的傳播途徑[17～19]。
在天蠶素Ｂ基礎(chǔ)上構(gòu)建的雜合肽ｓｈｉｖａ 3對(duì)瘧原蟲(Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍｐｅｒｇｈｅｉ)孢子的發(fā)育有毒害作用。在ｓｈｉｖａ 3基因前連接一個(gè)谷胱苷肽(ＧＳＴ)轉(zhuǎn)移酶基因,組成融合基因Ｇｓｔ ｓｈｉｖａ 3作報(bào)告基因,從而得到一種轉(zhuǎn)基因蚊子,此蚊子腸道內(nèi)可合成并分泌ｓｈｉｖａ 3,因此可以用于控制人瘧疾的傳播[18]。最近Ｖｌａｄｉｍｉｒ等[19]以埃及伊蚊(Ａｅｄｅｓａｅｇｙｐｔｉ)卵黃原蛋白基因(ｖｉｔｅｌ ｌｏｇｅｎｉｎｇｅｎｅ,ｖｇ)啟動(dòng)子連接一段防御素Ａ(ｄｅｆｅｎｓｉｎＡ,ＤｅｆＡ)基因,將ｖｇ ＤｅｆＡ整合到埃及伊蚊的基因組中,獲得的轉(zhuǎn)基因蚊取食血液后,激活防御素的生物合成,并在血淋巴中大量積累,其體內(nèi)活性能保持長(zhǎng)達(dá)22ｄ。
3.3 抗菌肽的抗癌作用
抗菌肽不僅能作用于細(xì)菌、病毒以及其他一些原核生物,對(duì)腫瘤治療也能起到一定的作用。近年來,國(guó)內(nèi)外競(jìng)相報(bào)道了抗菌肽的抗癌作用?？咕淖饔糜诎┘?xì)胞后,可使細(xì)胞膜破損,細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,線粒體出現(xiàn)空泡化,嵴脫落,核膜界限模糊不清,甚至核內(nèi)容物外泄?？咕倪€可以斷裂癌細(xì)胞的核ＤＮＡ,并抑制ＤＮＡ的再合成,從而殺死癌細(xì)胞[20]。另一方面,抗菌肽調(diào)動(dòng)機(jī)體的免疫機(jī)能,從體液免疫方面起到抵抗癌細(xì)胞的作用。
4 昆蟲抗菌肽研究存在的問題及展望
抗菌肽具有分子量小、理化性質(zhì)穩(wěn)定、水溶性好、殺菌譜廣等優(yōu)點(diǎn)。將昆蟲抗菌肽基因?qū)雱?dòng)植物,培育抗病新品種已成為一個(gè)非常誘人的研究領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外均有成功的報(bào)道?？梢灶A(yù)測(cè),作為新型抗生素及新型藥物,抗菌肽將在農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、工業(yè)、衛(wèi)生用品和臨床醫(yī)學(xué)等方面發(fā)揮重要作用。但昆蟲抗菌肽分子小,易被蛋白酶降解,影響基因的高水平表達(dá)。此外,小分子物質(zhì)的分離、純化比較困難,這些都是抗菌肽基因工程需要解決的問題?？咕囊患?jí)結(jié)構(gòu)和作用時(shí)的空間分子結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系還需要進(jìn)一步研究。
1 昆蟲抗菌肽的種類
昆蟲產(chǎn)生的抗菌多肽是昆蟲免疫的效應(yīng)物。昆蟲的抗菌肽屬陽離子堿性多肽,大致可分為以下4類:第一類是天蠶素,含有31～39個(gè)氨基酸殘基,一般不含有半胱氨酸,由鱗翅目和雙翅目昆蟲產(chǎn)生。第二類是昆蟲防御素,含有38～43個(gè)氨基酸殘基,其結(jié)構(gòu)與動(dòng)物和某些植物的防御素相似。防御素大量存在于昆蟲血淋巴液中,至今已在雙翅目、鞘翅目、膜翅目、半翅目和蜻蜓目中發(fā)現(xiàn)了30多種防御素,主要?dú)⑺栏锾m氏陽性菌。最近從果蠅中分離到抗菌多肽ｄｒｏｓｏｍｙｃｉｎ,有38%的氨基酸序列與植物防御素相似,表明其與植物多肽的進(jìn)化有一定的同源關(guān)系。第三類是分子量為2～4ｋＤ富含脯氨酸和精氨酸的抗菌肽,如從意大利蜜蜂中分離到的蜜蜂肽ａｐｉｄａｅｃｉｎ和ａｂａｅｃｉｎ(分子量分別為2.0ｋＤ和4.0ｋＤ)等,該類抗菌肽主要抑制革蘭氏陰性菌。第四類是分子量為8～30ｋＤ,富含甘氨酸的蛋白,如從麻蠅幼蟲體內(nèi)分離到的麻蠅毒 素Ⅱ(ｓａｒｃｏｔｏｘｉｎⅡ,分子量約為27ｋＤ),從綠蠅幼蟲、粉甲幼蟲蟲體中分離到的雙翅肽ｄｉｐｔｅｒｉｃｉｎ(分子量約為9ｋＤ)和鞘翅肽ｃｏｌｅｏｐｔｅｒｉｃｉｎ等,這些大肽間相互關(guān)系較遠(yuǎn),屬樗蠶素(ａｔｔａｃｉｎ)的超家族成員。
2 昆蟲抗菌肽的抗菌作用機(jī)理
昆蟲受傷后能誘導(dǎo)血細(xì)胞和脂肪體迅速產(chǎn)生并釋放大量不同組分抗菌肽進(jìn)入血液,殺死外來細(xì)菌,這些抗菌肽合成類似于免疫應(yīng)答反應(yīng)和哺乳動(dòng)物急性期反應(yīng)。這些基因的表達(dá)受κＢ相關(guān)模式調(diào)控元件,與哺乳動(dòng)物中相類似的調(diào)節(jié)編碼免疫和應(yīng)急期蛋白基因的ＮＦ κＢ相關(guān)的反式激活蛋白二者共同調(diào)控[3]。
當(dāng)抗菌肽基因在體內(nèi)通過細(xì)菌的脂多糖類(ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ,ＬＰＳ)或死亡的細(xì)胞誘導(dǎo)表達(dá)時(shí),外來的刺激信號(hào)激活轉(zhuǎn)錄激活因子ＮＦ κＢ,激活的ＮＦ κＢ識(shí)別并結(jié)合到抗菌肽基因5′Ｂ 上游的一段特定區(qū)域,從而激活抗菌肽基因的表達(dá)[4,5]。表達(dá)后產(chǎn)生的抗菌肽在水溶液中沒有穩(wěn)定的構(gòu)象,只是在結(jié)合或接近細(xì)胞膜時(shí)才形成高級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)此有學(xué)者分別提出各自的觀點(diǎn):Ｍｅｒｒｉｆｉｅｌｄ等[6]認(rèn)為,當(dāng)抗菌肽與細(xì)胞膜疏水區(qū)域接觸時(shí),整個(gè)分子(從Ｎ端到Ｃ端)誘導(dǎo)出兩親性螺旋,抑菌過程可能首先是抗菌肽Ｎ端的帶電氨基酸與細(xì)胞膜的極性集團(tuán)靜電吸引,并形成α 螺旋,沿螺旋軸翻轉(zhuǎn),嵌入細(xì)胞膜,破壞膜結(jié)構(gòu)。Ｆｉｎｋ等[7]研究表明,抗菌肽Ｎ端(殘基1～11)形成兩親性螺旋,中間部分(殘基12～24)形成彈性轉(zhuǎn)角,Ｃ端形成疏水螺旋。當(dāng)抗菌肽作用于細(xì)胞膜時(shí),Ｃ端疏水螺旋插入膜中,Ｎ端結(jié)合在膜表面,中間由彈性轉(zhuǎn)角相連。Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ等[8]提出,抗菌肽通過靜電作用被吸引到膜表面,然后疏水性尾巴插入細(xì)胞膜中的疏水區(qū)域,通過改變膜構(gòu)象,多個(gè)抗菌肽聚合在膜上形成離子通道。在上述的4類抗菌多肽中,天蠶素和防御素的抗菌機(jī)理研究得最為詳細(xì)。
2.1 天蠶素的抗菌機(jī)理
天蠶素為陽離子型分子,含有2個(gè)α 螺旋結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)具有雙親和性。Ｎ 末端具有親水性并含堿性氨基酸。含有堿性氨基酸的堿性部位與細(xì)菌細(xì)胞膜的磷脂親和,疏水部位貫穿細(xì)菌細(xì)胞膜,從而使細(xì)菌細(xì)胞膜的電動(dòng)勢(shì)消失,ＡＴＰ含量迅速減少,這樣使細(xì)菌細(xì)胞膜機(jī)能喪失,細(xì)菌死亡。Ｃ 末端氨基酸的酰氨化對(duì)于抗菌蛋白保持其抗菌活性是極為重要的[9]。
2.2 防御素的抗菌機(jī)理
昆蟲防御素對(duì)革蘭氏陽性、陰性菌均有殺傷作用。相對(duì)而言,對(duì)革蘭氏陽性菌殺傷力更強(qiáng),這可能是革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁防礙防御素接觸細(xì)胞膜。防御素分子含有6個(gè)半胱氨酸,形成3個(gè)二硫鍵,具有穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)與從哺乳動(dòng)物體中分離到的防御素分子結(jié)構(gòu)相同。防御素類抗菌肽的殺菌機(jī)理也是防御素分子作用于細(xì)菌細(xì)胞膜。分子中的二硫鍵與細(xì)菌細(xì)胞膜的心肌磷脂有很強(qiáng)的親和作用。結(jié)合后形成離子通道,從而改變細(xì)胞膜的透性,將細(xì)菌殺死。防御素的殺菌活性中心部位為α 螺旋結(jié)構(gòu)[10]。Ｃ 末端氨基酸的酰氨化對(duì)其保持抗菌活性也是極為重要的。研究發(fā)現(xiàn),防御素附著在細(xì)菌表面后,除了本身對(duì)細(xì)菌的損傷外,還可以使細(xì)菌被吞噬細(xì)胞吞噬消化,起到調(diào)理素的作用。另有研究表明,過氧化氫(Ｈ2Ｏ2)與防御素有協(xié)同作用,此協(xié)同作用隨Ｈ2Ｏ2濃度的增加而增加,使防御素易于進(jìn)入其靶細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)環(huán)境。此外,研究表明樗蠶素類抗菌肽的抗菌機(jī)理是阻礙細(xì)菌外膜蛋白的合成,富含甘氨酸類抗菌肽的抗菌機(jī)理是阻礙細(xì)菌肽聚糖的合成。
3 昆蟲抗菌肽的應(yīng)用
3.1 轉(zhuǎn)抗菌肽基因植物
昆蟲抗菌肽對(duì)植物病原菌也表現(xiàn)出極強(qiáng)的抗菌活性。用基因工程方法將真核生物編碼抗菌肽的基因?qū)胱魑锊⒌靡员磉_(dá),以達(dá)到抗菌的目的是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。Ｊａｙｍｅｓ[11]將天蠶素Ｂ基因?qū)霟煵葜仓曛?培育出抗煙草青枯病(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｏｌａｎａｃｅａｒｕｍ)的煙草植株。Ｂｅｌｔａｎ等[12]將天蠶素Ｂ類似物ＳＢ 37的基因轉(zhuǎn)入煙草中,發(fā)現(xiàn)可推遲煙草的發(fā)病時(shí)間,并可以降低發(fā)病率和死亡率。另有報(bào)道將ａｔｔａｃｉｎＥ基因轉(zhuǎn)入蘋果樹可提高蘋果樹對(duì)梨火疫病(Ｅｒｗｉｎｉａａｍｙｌｏｖｏｒａ)的抗性[13]。最近有研究表明,編碼一種穩(wěn)定的ｃｅｃｒｏｐｉｎ類似物ＭＢ39的基因在轉(zhuǎn)基因煙草中表達(dá)可抗煙草野火病(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｙｒｉｎｇａｅｐｖ.ｔａｂａｃｉ)[14]。
國(guó)內(nèi)也已研究出抗煙草花葉病毒病(Ｔｏｂａｃｃｏｍｏｓａｉｃｖｉｒｕｓ,ＴＭＶ)的轉(zhuǎn)基因煙草。簡(jiǎn)玉瑜等[15]將天蠶素Ｂ基因轉(zhuǎn)入水稻,培育出抗水稻白葉枯病(Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓｏｒｙｚａｅｐｖ.ｏｒｙｚａｅ)的植株。賈士榮等[16]自1986年開始選定昆蟲細(xì)胞產(chǎn)生的抗菌肽天蠶素進(jìn)行馬鈴薯抗青枯病基因工程的研究,改造并構(gòu)建了比天蠶素抗性能力更強(qiáng)的ｃｅｃｒｏｐｉｎＢ、ｓｈｉｖａＡ及ＷＨＤ等抗菌肽基因,并導(dǎo)入我國(guó)7個(gè)馬鈴薯主栽品種中,轉(zhuǎn)化出1050個(gè)轉(zhuǎn)基因株系。
3.2 轉(zhuǎn)抗菌肽基因動(dòng)物
控制瘧疾、黃熱病等蚊傳疾病的主要手段是開發(fā)高效的藥物和疫苗,以及消滅傳播介體(蚊等),切斷傳播途徑。近年來通過遺傳工程的方法,將對(duì)病原生物有抑制作用的抗菌肽基因?qū)雮鞑ソ轶w(蚊)中,使其在昆蟲體內(nèi)高效穩(wěn)定的表達(dá),從而切斷病原物的傳播途徑[17～19]。
在天蠶素Ｂ基礎(chǔ)上構(gòu)建的雜合肽ｓｈｉｖａ 3對(duì)瘧原蟲(Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍｐｅｒｇｈｅｉ)孢子的發(fā)育有毒害作用。在ｓｈｉｖａ 3基因前連接一個(gè)谷胱苷肽(ＧＳＴ)轉(zhuǎn)移酶基因,組成融合基因Ｇｓｔ ｓｈｉｖａ 3作報(bào)告基因,從而得到一種轉(zhuǎn)基因蚊子,此蚊子腸道內(nèi)可合成并分泌ｓｈｉｖａ 3,因此可以用于控制人瘧疾的傳播[18]。最近Ｖｌａｄｉｍｉｒ等[19]以埃及伊蚊(Ａｅｄｅｓａｅｇｙｐｔｉ)卵黃原蛋白基因(ｖｉｔｅｌ ｌｏｇｅｎｉｎｇｅｎｅ,ｖｇ)啟動(dòng)子連接一段防御素Ａ(ｄｅｆｅｎｓｉｎＡ,ＤｅｆＡ)基因,將ｖｇ ＤｅｆＡ整合到埃及伊蚊的基因組中,獲得的轉(zhuǎn)基因蚊取食血液后,激活防御素的生物合成,并在血淋巴中大量積累,其體內(nèi)活性能保持長(zhǎng)達(dá)22ｄ。
3.3 抗菌肽的抗癌作用
抗菌肽不僅能作用于細(xì)菌、病毒以及其他一些原核生物,對(duì)腫瘤治療也能起到一定的作用。近年來,國(guó)內(nèi)外競(jìng)相報(bào)道了抗菌肽的抗癌作用?？咕淖饔糜诎┘?xì)胞后,可使細(xì)胞膜破損,細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,線粒體出現(xiàn)空泡化,嵴脫落,核膜界限模糊不清,甚至核內(nèi)容物外泄?？咕倪€可以斷裂癌細(xì)胞的核ＤＮＡ,并抑制ＤＮＡ的再合成,從而殺死癌細(xì)胞[20]。另一方面,抗菌肽調(diào)動(dòng)機(jī)體的免疫機(jī)能,從體液免疫方面起到抵抗癌細(xì)胞的作用。
4 昆蟲抗菌肽研究存在的問題及展望
抗菌肽具有分子量小、理化性質(zhì)穩(wěn)定、水溶性好、殺菌譜廣等優(yōu)點(diǎn)。將昆蟲抗菌肽基因?qū)雱?dòng)植物,培育抗病新品種已成為一個(gè)非常誘人的研究領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外均有成功的報(bào)道?？梢灶A(yù)測(cè),作為新型抗生素及新型藥物,抗菌肽將在農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、工業(yè)、衛(wèi)生用品和臨床醫(yī)學(xué)等方面發(fā)揮重要作用。但昆蟲抗菌肽分子小,易被蛋白酶降解,影響基因的高水平表達(dá)。此外,小分子物質(zhì)的分離、純化比較困難,這些都是抗菌肽基因工程需要解決的問題?？咕囊患?jí)結(jié)構(gòu)和作用時(shí)的空間分子結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系還需要進(jìn)一步研究。
