贻贝抗菌肽的分子设计、结构与功能研究

论文摘要

抗菌肽是生物体在抵抗病原微生物的过程中自身产生的一类的肽类小分子,具有高效杀菌和不容易产生耐受性等优势,在新型生物抗生素的开发中具有广阔前景,海洋抗菌肽研究是当前热点之一。为研究贻贝抗菌肽结构与功能的关系,同时对贻贝抗菌肽的人工设计与改造提供新的思路,本文以抗菌肽Mytilin-1（从厚壳贻贝血清中提取到）为研究对象,对其进行了空间结构模拟。为验证Mytilin-1的活性位点,我们对形成连接两段α-折叠的β-发夹结构所包含的肽段进行了截取和重新设计,并采用固相化学合成法,合成了两条新的序列相反的十肽:MDP-1和MDP-2。实验表明,MDP-1和MDP-2均具有广谱抗菌活性,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及真菌均具有杀灭活性, MDP-2对于部分海洋弧菌类以及人类常见致病菌也有明显的的抑制作用。MDP-1和MDP-2均表现出很强的热稳定性,而且MDP-2在人血浆中经37℃孵育24hr后其抗菌活性未见明显下降。特殊的是,MDP-2的抗菌活性要比MDP-1高4到20倍。为进一步了解MDP-1和MDP-2的空间结构和功能的关系,我们利用核磁共振技术NMR对其空间结构进行了解析,结果表明,MDP-1和MDP-2的空间结构与Mytilin-1的结构相比,其loop区域并未采取规则的β-发夹结构,而是采取了一种不规则的环结构（Loop）。MDP-1和MDP-2的氨基酸序列相反,其主链走向也有所差别,主要表现在loop的走向以及两条臂的走向有所不同;而氨基酸侧链,特别是MDP-1和MDP-2在两个Arg侧链的分布上存在明显不同,MDP-1的两个Arg侧链分布于loop的两侧,而MDP-2的两个Arg侧链位于loop的同一侧。这种分布特征有助于MDP-2正电荷的集中分布。鉴于此前的研究中,位于该loop上的两个Arg被认为是与其抗菌活性有直接联系,因此,在MDP-1和MDP-2中这两个Arg的分布的差异有可能是造成MDP-1和MDP-2的抗菌活性差异的原因。研究结果为深入了解Mytilin的抗菌机制以及在此基础上开发具有应用价值的抗菌肽奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 研究综述
• 1.1 海洋生物抗菌肽
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 鱼类抗菌肽
• 1.1.3 甲壳动物抗菌肽
• 1.1.4 贝类抗菌肽
• 1.2 贻贝抗菌肽的研究
• 1.2.1 种类和结构
• 1.2.2 抗菌谱
• 1.2.3 分泌机制和杀菌方式
• 1.3 抗菌肽的空间结构、改造与人工合成
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 空间结构和作用机制
• 1.3.3 分子设计与人工合成
• 1.3.4 贻贝抗菌肽的人工设计
• 第二章 贻贝抗菌肽的分子设计与固相合成
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料、试剂和仪器
• 2.2.2 分析工具
• 2.2.3 Mytilin-1 的分子设计方法
• 2.2.4 固相合成MDP 方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 序列相似性比对
• 2.3.2 结构模拟
• 2.3.3 分子结构显示与分析
• 2.3.4 人工合成抗菌肽的分子设计
• 2.3.5 MDP 的固相合成
• 第三章 MDP 的抗菌谱和稳定性分析
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 主要材料和试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 试验结果
• 3.3.1 抗菌活性
• 3.3.2 热稳定性
• 3.3.3 血浆稳定性分析
• 3.4 讨论
• 第四章 MDP 的结构与功能分析
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 准备实验样品
• 4.2.3 采集实验数据
• 4.3 MDP 的结构分析
• 4.3.1 氢谱谱峰归属
• 4.3.2 识别自旋系统
• 4.3.3 序列专一性归属
• 4.3.4 MDP 二级结构单元分析
• 4.3.5 计算MDP 结构约束条件
• 4.3.6 MDP 的空间结构解析
• 4.4 讨论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录