【《乳铁蛋白的特点与应用研究国内外文献综述》2200字】

-PAGEIII-乳铁蛋白的特点与应用研究国内外文献综述1.1乳铁蛋白的特点乳铁蛋白（lactoferrin，LF，又称转乳铁蛋白）是牛奶中重要的铁结合糖蛋白，其分子量为80kD，与黑素转铁蛋白、血清转铁蛋白、碳酸酐酶抑制剂和卵转铁蛋白一起都属于转铁蛋白家族。乳铁蛋白最早是Sorensen等人在1939年从牛乳中被分离出来，Sorensen分离出一种红色蛋白，直到1959年Groves才确认这红色蛋白是乳中与铁结合的糖蛋白，因此称之为乳铁蛋白。乳铁蛋白主要分布在人和哺乳动物的乳汁和分泌物中，在初乳中含量高，浓度为7g/L仅次于酪蛋白，在唾液、泪液、胆汁、肠胃液和精液等粘膜分泌物中含量低（HillDR等2015）。乳铁蛋白约含700个氨基酸，乳铁蛋白（人）有711个氨基酸，牛乳铁蛋白（牛）是689个氨基酸，不同物种间的乳铁蛋白拥有高度同源性，主要以牛乳铁蛋白为研究对象。乳铁蛋白的蛋白质结构是一条多肽链折叠由α-螺旋连接成两个高度对称的球形叶结构（N-叶和C-叶），N-叶和C-叶结构大小均为40kDa，N-叶结构由氨基酸1～332组成，C-叶结构由氨基酸344～703组成。N-叶结构和C-叶结构又被分成具体的N1、N2区和C1、C2区，N-叶对比C-叶可携带更高的正电荷。研究表明N-叶结构部分可提高乳铁蛋白抗菌活性，C-叶结构部分在治疗角膜损伤、胃病等治疗中发挥作用。每个叶都有一个金属离子结合位点，所以每个乳铁蛋白可以结合两个铁离子，即使在特殊环境下也可以结合铁离子。乳铁蛋白结构其表面带正电很一个值得注意的特征。这促进了乳铁蛋白与阴离子生物化合物的结合。乳铁蛋白的带正电荷的部分主要集中在N1结构域的第一个螺旋的外部区域并接近C末端（图1-4B）。另一个较小但带正电的点存在于叶间区域，其中两个瓣通过螺旋线相连。N末端区域负责结合DNA、肝素和脂多糖（HeandFurmanski1995;Lizzietal.2016;vanBerkeletal.1997）。糖（主要是高甘露糖和N-乙酰氨基葡萄糖）通过N-糖基化与LF结合（Mooreetal.1997）。在人类LF中，大约5％的分子在一个位点被糖基化（Asn138，479），85％的分子在两个位点（Asn138和479）被糖基化，而9％的分子在三个位点被糖基化（Asn138，479和624）（vanBerkeletal.1996）。在牛LF中，已经报道了5个潜在的糖基化位点。大多数牛LF分子在Asn233、281、368、476处被糖糖基化，而只有15％到30％的LF分子利用Asn281糖基化位点（Spiketal.1994;Weietal.2000;Yoshidaelal.2000）。N-连接的糖基化位点的数量和与LF相连的糖的类型是受精确调控基因表达。糖基化位点的变化会影响LF对蛋白水解和热变性的敏感性（Mooreetal.1997;vanVeenetal.2004）。糖基变异也参与病原体与LF的关联调节（Barbozaetal.2012）。图1-4乳铁蛋白的三维晶体结构和表面电荷分布Fig.1-4Three-dimensionalcrystalstructureandsurfacechargedistributionoflactoferrin1.2乳铁蛋白的应用乳铁蛋白在抗氧化、增强免疫调节活性、抗癌和广谱抗菌等方面发挥作用（Tonguc-Altin等，2015），被认为在抗菌、抗癌药物和食品领域有巨大的的应用前景。本文主要讨论乳铁蛋白的抗菌性能。LF对多种革兰氏阳性菌(Francescaetal.2004;Leeetal.2005;Rodriguez-Francoetal.2004)和革兰氏阴性菌(Beeckmanetal.2007;Ostanetal.2017;Roganetal.2004)均有抑菌作用。在早期的研究中，认为LF的抗菌活性是由于其对铁的高亲和力。无铁形式的LF(apo-LF)使需要铁的微生物缺铁，最终导致细菌生长速度减慢(LawandReiter1977)。然而，后来的研究发现，即使是铁饱和的LF(holo-LF)也能抑制许多菌株的生长(EOchoaandCleary2009;Ostanetal.2017)。这意味着LF的抗菌特性并不完全取决于铁的结合或清除。最近的研究发现表明，乳铁蛋白的杀菌作用与乳铁蛋白和细菌之间的相互作用直接相关（JenssenandHancock2009;Orsi2004;Ostanetal.2017）。奥斯坦在2017年发现，LF的c叶与革兰氏阴性细菌细胞的两个不同部位与双叶的外膜结合脂蛋白结合形成受体复合物。LF在这两个位点的结合抑制细菌的铁摄入或去除膜结合脂蛋白对抗菌阳离子肽的保护作用。其他研究（Coughlinet

al.

1983;González-Chávezet

al.

2009）提示LF的高正电荷N叶可以阻止脂多糖与细菌生长所需的阳离子（Ca2+和Mg2+）之间的相互作用。LF使脂细胞壁释放多糖，增加了细菌膜的通透性，并最终消灭革兰氏阴性细菌。LF与革兰氏阳性菌细胞表面上的阴离子分子结合（例如脂磷壁酸），这种静电结合降低了细胞壁的整体负电荷，并促进了溶菌酶和抗生素等抗菌化合物的有效性（Barbirolietal.2012;González-Chávezetal.2009;LeitchandWillcox1999）。LF抑制了细菌和宿主细胞之间的相互作用。它通过结合在细菌细胞的表面来抑制细菌对宿主细胞的粘附(Francescaetal.2004;Ohoetal.2002;ValentiandAntonini2005)。虽然这种作用的详细机制尚未被充分了解，但已有研究表明，LF的甘露糖苷聚糖通过粘附参与了与细菌细胞的结合(Barbozaetal.2012;daMottaWilleretal.2004;Gomezetal.2003)。参考文献全东琴,苏德森.1999药物载体空白脂质体前体的制备及性质的研究.沈阳药科大学学报,(3).许洁,杨志强,潘萍.2008环孢素A脂质体制备及其体外释药方法学考察.抗感染药学,(04):222-227.李淑梅,杨帆,李睿.2008.黄芪多糖脂质体的制备.光谱实验室,2008,25(002):164-166.O'Toole,G,Kaplan,HB,Kolter,R2000.Biofilmformationasmicrobialdevelopment.AnnualReviewsinMicrobiology,54(1):49-79.Costerton,J.W.,Lewandowski,Z.,Caldwell,D.E.,Korber,D.R.,Lappin-Scott,HM.1995.Microbialbiofilms.AnnualReviewsinMicrobiology,49(1):711-745.Geesey,G.G.,Richardson,W.T.,Yeomans,H.G.,Irvin,R.T.,Costerton,J.W.1977.Microscopicexaminationofnaturalsessilebacterialpopulationsfromanalpinestream.CanadianJournalofMicrobiology,23(12):1733-1736.FrølundB,PalmgrenR,KeidingK,NielsenPH.1996.Extractionofextracellularpolymersfromactivatedsludgeusingacationexchangeresin.WaterRes,30:1749-1758ZhangXQ,BishopPL,KupferleMJ.1998.Measurementofpolysaccharidesandproteinsinbiofilmextracellularpolymers.WaterSciTechnol,37:345–-48SutherlandIW.2001.Thebiofilmmatrix–animmobilizedbutdynamicmicrobialenvironment.TrendsMicrobiol,9:222-227SerraDO,RichterAM,KlauckG,MikaF,HenggeR.2013.CelluloseasanarchitecturalelementinspatiallystructuredEscherichiacolibiofilms.JBacteriol,195:5540-5554BöckelmannU,JankeA,KuhnR,NeuTR,WeckeJ,LawrenceJR,SzewzykU.2006.BacterialextracellularDNAformingadefinednetwork-likestructure.FEMSMicrobiolLett,262:31-38FlemmingHC,WingenderJ.Thebiofilmmatrix.NatRevMicrobiol,BullittE,MakowskiL.1995.Structuralpolymorphismofbacterialadhesionpili.Nature,373:164-167FlemmingHC,WingenderJ.2010.Thebiofilmmatrix.NatRevMicrobiol,8:623-633ThomasWE,NilssonLM,ForeroM,SokurenkoEV,VogelV.2004.Shear-dependent'stick-and-roll'adhesionoftype1fimbriatedEscherichiacoli.MolMicrobiol,53:1545-1557BorleeBR,GoldmanAD,MurakamiK,SamudralaR,WozniakDJ,ParsekMR.2010.seudomonasaeruginosausesacyclic-di-GMP-regulatedadhesintoreinforcethebiofilmextracellularmatrix.MolMicrobiol,75:827-842CostertonJW,LewandowskiZ,CaldwellDE,KorberDR,Lappin-ScottHM.1987.Bacterialbiofilmsinnatureanddisease.AnnuRevMicrobiol,41:435-464Allison,D.G.2003.TheBiofilmMatrix.Biofouling,19(2):139-150.Chae,M.S.,Schraft,H.,TruelstrupHansen,L.,Mackereth,R.2006.EffectsofphysicochemicalsurfacecharacteristicsofListeriamonocytogenesstrainsonattachmenttoglass.FoodMicrobiol,23(3):250-259.Donlan,R.M.2002.Biofilms:MicrobialLifeonSurfaces.EmergingInfectiousDiseases,8(9):881-890.Davies,D.G.,Parsek,M.R.,Pearson,J.P.,Iglewski,B.H.,Costerton,J.W.,Greenberg,E.P.1998.TheInvolvementofCell-to-