昆虫抗菌蛋白的研究进展.doc

昆虫抗菌蛋白的研究进展第8卷1999年第3期9月河南医学研究HENANMED眦AllRES-ARCH昆虫抗菌蛋白的研究进展Theprogressoflildiesoilinsectantilmeterialproteins齐静姣综述(洛阳医学高等专科学校寄生虫学教研室洛阳471(O3)昆虫的种类繁多约儿百万种,为适应各种不同的生态环境,建立了自己独特的防御体系,抗菌蛋白就是其中的关键成分=抗菌蛋白是昆虫血淋巴中的一类生物活性肽.具有可诱导性,有抗细菌,病毒,真菌,原虫及肿瘤细胞等作用,应用前景广阔t.目前对昆虫抗菌蛋白的研究已成为一些实验室的目标,本文扼要地从抗菌蛋白的诱导,性质,分子结构抗菌机制方面的研究进展作综述.1昆虫抗菌蛋白的诱导昆虫体内抗菌蛋白的产生或合成,是外界因素诱导作用下发生的生物鼓应厩可用细菌直接感染诱导,也可用一些物理或化学因素诱导,例如超声波,射线,生理盐水,聚肌胞核苷(polyl:C)等.我国科学家用超声波处理家蚕(Bombyxmoil),蓖麻蚕(Philosamaacynthiafieina)或柞蚕(AIithelaeap哪),或直接用大肠杆菌(Esdrichiacoil)注射,均可诱导这些昆虫产生抗菌物质.实验结果表明,同一种昆虫经不同诱导源处理后形成相同的抗菌物质.龚琪等l用帅c0,射线,活的太肠杆菌盟热灭活的金黄色葡萄球菌(Staphylococeumus),绿脓杆菌(Pseudomonasaenl出0sa)和生理盐水作诱导源,诱导美洲太蠊(Periplmetaamericana)的结果表明,不同诱导源诱导产生的抗菌物质的活性太小有所不同,抗菌特性上也有一些差异.刘玉滨等0用小白鼠肝癌细胞,大肠杆菌或巨大芽胞杆菌诱导柞蚕,蓖麻蚕等昆虫,均获得抗菌蛋白.除以上昆虫外,在太头金蝇(chn帅amace】ala)引,家蝇(Musedomestica).5J,麻蝇(s盯一0p诅gaP盯嗜m),果蝇(DI叩hmelenogaster),蜜蜂(Apmellifera)及粉蚜(z!【I10lah劬岫)等昆虫中都诱导出抗菌蛋白由此可见,在外界诱导源的刺激下产生抗菌蛋白是昆虫个共同的普遍特性,但昆虫对诱导源不能区分,抗菌蛋白是非专一性的免疫应答产物,非常相似于高等生物体内的某些生物活性因子,例如干扰素,白细胞开索2等.因此,昆虫抗菌蛋白的研究正引起人们极大的兴趣:2昆虫抗菌蛋白的性质近年来的一些研究结果表明抗菌蛋白具有广谱的抗菌作用黄自然等发现柞蚕抗菌肽D对草绿色链球菌,乙型溶血链球菌,金黄色葡萄球菌等有抑制作用.龚琪等观察到美洲大赫产生的抗菌物质对致病性太肠杆菌,伤寒杆菌,绿脓杆菌,痢疾杆菌,金黄色葡萄球菌,枯草杆菌,变形杆菌,灵杆菌等都有抑菌效果绿蝇经诱导产生的抗菌物质也对革兰氏阳性菌和肼280Seleroberl999性菌有抑制作用.戴祝英等用家蚕抗菌肽对菖蓿Y纹夜蛾核型多角体病毒进行作用,发现抗菌肽在不同程度上抑制病毒多角体的形成_I.昆虫的抗菌蛋白不仅有抗细菌,病毒的作用,而且还能抗原虫和癌细胞.日本东京大学的名取俊二教授从杯尾别麻蝇幼虫中分离到两种抗菌肽,能促进小鼠巨噬细胞及异型棱白细胞对癌细胞的攻击作用,叉能使细胞产生干扰索,井使肿瘤坏死园子活化张双全等1用透射和扫描电子显微镜及激光共聚焦显微断层图像分析观察到家登抗菌肽对K562(人髓样白血病)细胞有明显的杀伤作用.黄自然等观察到柞蚕免疫血淋巴对鼻咽癌细胞株的细胞膜有破坏作用Ja)aaes等从天蚕中分离到一种全能肽(Veepepfide),对多种细菌,病毒,原虫及癌细胞均有很强的杀伤作用.可见,上述结果对昆虫抗菌蛋白的进步研究,将会起到积极推动的作用.3抗菌蛋白的分子结构抗菌蛋白是昆虫血淋巴中的类生物活性肤.从目前已确定一级结构的二十几种抗菌肽来看,它们有不少相似之处.肽的端半分子富含亲水的氨基酸残基,特别是碱性氨基酸如赖氨酸,精氨酸,而C端则含较多的疏水残基,末端都是酰胺化.最早分离纯化的抗菌肽是美国天蚕索(ce唧-玛).所有的c兀,I坞均为3l39个氨基酸残基组成,不含半胱氨酸,有强碱性的N端区域,C端为疏水段,有两个a螺旋,两螺旋阃有甘氨酸和哺氨酸形成的铰链区域.棕尾别麻蝇经诱导产生的抗菌蛋白一肉毒索I,是由三种结掏相同的蛋白分子(肉毒索T,JI:)组成的混合物.这些蛋白由39个氨基酸残基组成,只有23个残基的差异.这些分子氨基末端富含亲水的氨基酸残基,羧基末端含疏水的氨基酸残基.用二维棱磁共振光谱研究肉毒素I溶液掏型,表明它有两个亲水脂的n螺旋,对抗菌活性的表达十分重要,两螺旋同也有一个铰链区域.Bulet等J也从鞘翅目昆虫中得到结构相似的三种高教抑菌的抗菌肽pedeA,B,C.其中pedeA由74个氨基酸组成,富含甘氨酸,具有抗革兰氏阴性菌的活性;peptideB和C有43个氨基酸残基,含6个半胱氨酸,这两种肽对革兰氏阳性菌有抑制作用.从已测知的抗菌蛋白的一级结构中看出,抗菌蛋白具有疏水性和亲水性,而且亲水性的氨基酸残基在昆虫生理环境下往往带电荷这些多肽分子之间的氨基酸残基变化小,保守性较强.说明昆虫在生物进化过程中遗传的稳定性,其免疫防卫系统中抗菌物质的生物合成由一些古老的基因所控制.Sceiner等15用ch0uFamlmn方法对cecropinA,B的一级结构进行了第3期昆虫抗苗蛋白的研究进展理论计算.发现cecmpinA的111残基有很强的形成螺旋倾向:并摸索出在15%六氟异丙醇环境F,利用二维核磁技术获得它的HN/IR谱,用Nilges等的动力学摸拟遇火方法进行计算,得到了ceropinA的三维结构蛋白质的功能主要决定它的高级结构因此,对抗菌蛋白的高级结构还有待进步深研究4抗菌蛋白的抗菌机制BonLan等3从天蚕脂肪体内分离到mRNA,反转录后得到eDNA.再经表达后得到抗菌肽前体.Se-RokLee等为SapeeinB几乎全部在脂肪水脂n螺旋结构,在细胞膜上形成孔道,破坏晦膜,然后再改变整个细胞膜.总之.抗菌蛋白丹lf首先在细菌质膜上形成离子通道,使细胞内K大量外渗,破坏膜势,ATP台成急剧下降,细胞内物质流失,以致细胞死亡一端的两性螺旋是裂解细菌的主要部分:c末端的酰胺化对于抗菌蛋白的广谱抗菌有重要作用.5抗菌蛋白的研究展望昆虫抗苗蛋白具有分子量小,热稳定,水溶性好,抗菌谱,及材料丰富等优点.更为重要的是抗菌蛋白对真核细胞几乎段有作用,仅仅作用于原梭细胞和发生病变的真棱细内,戴祝英等对抗菌肽作用于肿瘤细胞和病毒的机理进行了,泛研究并取得可喜结果韩献萍等发现柞蚕抗茁肽对官颈癌细胞和阴道毛滴虫有明显的杀伤作用:张双全等”观察到家蚕抗菌肽CM4对培养的K562(人髓样白血病细胞)有很强的杀伤作用昆虫是很多人类疾病的传播媒介,其传播疾病中的环节是复杂的.关于昆虫及虫媒病已有大量研究,但通过昆虫免疫学知识来控制这些疾病的工作刚开始起步抗菌肽可有效地杀灭人体寄生虫,如疟原虫,锥虫利什曼原虫.在对杀采蝇的研究中,彤成一个新思维.即将各种传播人娄传染病的昆虫通过转基因构建一个新品系,对上述寄生虫有抗性.此中断传播途径.围此,对昆虫抗菌蛋白的研究不仅对生物体乃至整个生物界的防御体系和机制有了新的从识.而l示出昆虫抗菌蛋白令人瞩目的应用前景和潜在的开发价值参考文献lJ哪嘴Llcd:Ambullet?鼬-19;10:82龚琪.孟阳春.周洪福不同诱导豫诱导龚洲太鳙血琳巴抗菌聊质舯研究中国媒舟生转学厦控制杂志.L993;4:813刘玉滨,宗舜.扬明华几种昆虫的免疫试验研究动特学集刊,1992;9:494王晓束,靳庆生走叠金蝇幼虫免疫系统对丘脑杆菌诱导的应答研究昆虫知识.1鲫f:勰:405f远程,刘伟.扬峰,等.家蝇血淋巴的提取厦抗苗物质的诱导微生翱,1992拙:4396wu且K.NotiS|oonthreefibaetefiolo把Lnsfromtheeultndiam【IHISPe_4,arIemb,oniccellline目p1a,腼0.I9a;:I71127KP,mb订c,ItultraDthempin【0叫8inI)嘴Pl|il,o0叫dgeelusteinvvin山erp(峨to【_.tL帅f4BO,19909:2I78CeeLsP.AfEC,tlMeeL,.IB0l曲.manddltiza【mnfa.a珊mba.棚P如ink目(A9ma)Biadm,I990;187:3819BluetP,nchS.肺口DqJL.1帅lml呷r丌I口d舯目in一宴ectofanovelir:deibLeanfibaetorilpeidedun帅hinsectd&rainfnilyB/dC,1991;2:2452t】f】郭玉梅,戴祝英昆虫抗荫肚的研究进展生物工程进展,】996;16:24_l张般全,贾红武,戴祝英抗苗肚CN4抗K562螬f细胞的超微结构研究生物化学与生物物理进展,1997;:1592胡孟兜,赵学忠,屈贤铭抗苗肚的分子生物学研究进展.生抽工程进展,1997;1714L3蛐ItG,l”geI,曲s帅nGH,Cdl一Lm1儿mibinempia:amodel