6 期李尚伟等 : 九香虫抗菌肽 CcAMP1 的分离纯化和抗菌活性检测 611 抗菌肽 (antimicrobialpeptides,amps) 是指存在于生物体内具有抵御外界微生物侵害, 清除体内突变细胞的一类小分子活性多肽 AMPs 是从细菌到昆虫再到高等哺乳动物体内普遍存在的一类防御性多肽,

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1 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica,June2015,58(6): doi: /j kcxb 九香虫抗菌肽 CcAMP1 的分离纯化和抗菌活性检测 李尚伟 1,2,, 赵柏松 1,2 1,2, 杜娟 (1. 贵州大学昆虫研究所, 贵州山地农业病虫害点实验室, 贵阳 ; 2. 贵州大学, 昆虫资源开发利用特色重点实验室, 贵阳 ) 摘要 : 目的 从药用昆虫九香虫 Coridiuschinensis 中分离纯化抗菌肽, 为进一步开发九香虫抗菌肽资源及深入挖掘九香虫的药用功能奠定基础 方法 用大肠杆菌 Escherichiacoli 和金黄色葡萄球菌 Staphylococusaureus 混合物作诱导源刺激九香虫产生抗菌肽, 对血淋巴进行提取 凝胶过滤层析 固相萃取及反相色谱纯化, 活性组分经质谱测定 对分离得到的这种抗菌肽进行人工合成, 并进行抗菌活性检测 结果 本研究获得一种九香虫抗菌肽 CcAMP1, 由 17 个氨基酸残基组成, 分子量为 u, 带 1 个正电荷, 表面有 5 个疏水氨基酸 对人工合成的 CcAMP1 进行抗菌活性检测表明, 该抗菌肽与九香虫血淋巴一样对金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌和大肠杆菌等革兰氏阴性菌都有较好的抗菌活性, 且对革兰氏阴性菌的抗菌活性更强 结论 从九香虫中分离得到具有较强抗菌活性的阳离子抗菌肽 CcAMP1, 有较大的开发利用价值 关键词 : 九香虫 ; 抗菌肽 ; 抗菌活性 ; 分离 ; 纯化 中图分类号 :Q966 文献标识码 :A 文章编号 : (2015) Isolation,purification,anddetectionoftheantimicrobialactivityofthe antimicrobialpeptide CcAMP1 from Coridiuschinensis(Hemiptera: Dinidoridae) LIShang Wei 1,2,,ZHAOBai Song 1,2,DUJuan 1,2 (1.ProvincialKeyLaboratoryforAgriculturalPest ManagementofMountainousRegion,InstituteofEntomology,GuizhouUniversity,Guiyang550025, China;2.SpecialKeyLaboratoryofInsectResourceDevelopmentandUtilization,GuizhouUniversity, Guiyang550025,China) Abstract: Aim Thisstudyaimstoisolateandpurifyantimicrobialpeptides(AMPs)fromanoficinal insectcoridiuschinensissoastolayafoundationforfurtherdevelopingampresourcesandmedicinal functionsofthisspecies. Methods C.chinensiswasinducedbyamixtureofEscherichiacoliand StaphylococusaureusasthesourceofstimulationtoproduceAMPs.ThehemolymphofC.chinensiswas extractedandpurifiedusinggelfiltrationchromatography,solid phaseextraction,andreversed phase highperformanceliquidchromatography(rp HPLC).Theactiveingredientwasdeterminedbymas spectrometrytoobtainanantimicrobialpeptide.thenthispeptidewasartificialysynthesizedandits antimicrobialactivitywasdetected. Results WeobtainedanantimicrobialpeptidenamedCcAMP1, whichconsistsof17aminoacidresidues,withamolecularweightof u,apositivecharge,and fivehydrophobicaminoacidsonitssurface.detectionofantimicrobialactivityshowedthatthesynthetic CcAMP1hadstrongantimicrobialactivityagainstbothGram positiveandgram negativebacteria,with strongerantimicrobialefectsongram negativebacteria,justlikethehemolymphofc.chinensis. Conclusion ThecationicantimicrobialpeptideCcAMP1 acquiredfrom C.chinensisshowsstrong antimicrobialactivityandhasagreatexploitationvalue. Keywords:Coridiuschinensis;antimicrobialpeptide;antimicrobialactivity;isolation;purification 基金项目 : 贵州省优秀科技教育人才省长基金 ( 黔省专合字 ) 作者简介 : 李尚伟, 男,1965 年 10 月生, 四川通江人, 博士, 副教授, 研究方向为昆虫分子生物学,E mail:swli@163.com 通讯作者 Corespondingauthor,E mail:swli@163.com 收稿日期 Received: ; 接受日期 Accepted:

2 6 期李尚伟等 : 九香虫抗菌肽 CcAMP1 的分离纯化和抗菌活性检测 611 抗菌肽 (antimicrobialpeptides,amps) 是指存在于生物体内具有抵御外界微生物侵害, 清除体内突变细胞的一类小分子活性多肽 AMPs 是从细菌到昆虫再到高等哺乳动物体内普遍存在的一类防御性多肽, 是生物先天免疫防卫系统的一个重要组成部分 抗菌肽分子量相对较小, 一般小于 u, 其理化性质稳定 水溶性好 热稳定 广谱抗菌 抗病毒 抗肿瘤 抗原虫, 并具有活性浓度低 无致畸变作用 无蓄积毒性 不易引起病原产生耐药性等优点, 是极具希望开发成为新型抗生素的候选药物 (Reddyetal.,2004;Wang,2010) 截至 2014 年底, 美国内布拉斯加大学医学中心的抗菌肽数据库 APD(htp://aps.unmc.edu/AP) 收录了 2517 种抗菌肽, 平均长度约 32 个氨基酸残基, 平均净电荷是 3.2 昆虫抗菌肽(insectantimicrobialpeptides) 是昆虫在受到微生物侵害或意外伤害时, 主要由脂肪体或血细胞合成, 然后分泌进入血淋巴中的一类活性肽 大多数昆虫抗菌肽少于 100 个氨基酸残基, 带正电荷, 具有疏水性 瑞典斯德哥尔摩大学 Boman 等 (1974) 首先观察到天蚕蛾 Samiacynthia 的蛹血淋巴具有抗菌活性, 第 1 个昆虫抗菌肽天蚕素 (cecropins) 在 1980 年从惜古比天蚕蛾 Hyalophora cecropia 的蛹中纯化和测序 (Hultmarketal.,1980; Steineretal.,1981) 从此以后, 抗菌肽成为人们研究的热点 据初步统计, 目前已发现了 200 多种昆虫抗菌肽 (APD 收录了 230 种昆虫抗菌肽 ), 不同昆虫中存在的抗菌物质有所不同 根据分子结构特征, 昆虫抗菌肽主要包括 4 类 : 线型两亲性 α 螺旋结构类 分子内含二硫键的肽类 富含脯氨酸肽类及富含甘氨酸抗菌肽类 (BuletandStocklin, 2005) 半翅目是昆虫纲中一个比较大的类群, 其中作为药用的椿象主要属于蝽科 (Pentatomidae) 和兜蝽科 (Dinidoridae) Fehlbaum 等 (1996) 从刺肩蝽 Podisusmaculiventris 中分离到一种叫死亡素 (thanatin) 的抗菌肽, 此肽有 21 个氨基酸, 第 11 和 18 位的 2 个半胱氨酸通过二硫键键合形成一个环, 环内含有 6 个氨基酸, 强碱性 Thanatin 具有大量阳离子, 可耐受 ph 值变化 死亡素与已经分离纯化的所有昆虫抗菌肽均不同源, 而与从各种青蛙皮肤中分离的 Brevinins 具有 40% 的同源性 Thanatin 具有广谱抗菌活性, 在微摩尔浓度水平就能抑制革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌和真菌和生长, 且没有溶血活性 用不同浓度的死亡素作用于细菌, 检测不到细胞内 K + 的外流, 证明细胞膜不是死亡素的作用靶点 用死亡素处理细菌后,1h 细胞呼吸减弱, 6h 后呼吸完全停止, 表明死亡素可能是通过抑制细菌的呼吸作用来杀菌 Thanatin 是一个优良的新型抗菌药物模板, 因为它具有这样一些优点 : 对真核生物细胞无毒性 ; 抗菌活性强, 尤其是对许多临床耐药菌有活性 ; 作用机制多样, 对不同微生物有不同作用方式 ; 分子小, 便于构效关系研究 Chernysh 等 (1996) 从经细菌诱导的红尾碧蝽 Palomenaprasina 中分离到 1 种碧蝽防卫素和 4 种梅氏抗菌肽 (metalnikowins) 碧蝽防卫素由 43 个氨基酸残基组成, 含有 6 个半胱氨酸, 形成 3 个分子内二硫键, 它具有抑制革兰氏阴性和阳性菌的活性 根据分离顺序, 梅氏抗菌肽分别称为 Metalnikowins Ⅰ,ⅡA,ⅡB 和 Ⅲ, 前两种由 15 个氨基酸组成, 后两种由 16 个氨基酸组成 这 4 种抗菌肽高度同源, 差异主要表现在 C 端 抗菌活性测定显示 MetalnikowinⅠ 对所有测定的细菌活性均较低, 它是抑菌剂而不是杀菌剂 杨泽宏 (2001) 从经细菌诱导的小皱蝽中分离出一种分子量为 u 的抗菌肽, 此肽热稳定性好, 在近中性 ph 时抗菌活性强, 抗菌谱广 九香虫 Coridiuschinensis 属于昆虫纲半翅目 (Hemiptera) 兜蝽科 (Dinidoridae) 兜蝽属 Coridius, 又称黑兜虫 瓜黑蝽 屁巴虫等 九香虫是被中国药典 (2010 年版 ) 收录的药用昆虫, 具有理气止痛 温中助阳之功能, 主产于贵州 四川 云南 福建和两广等地 九香虫含脂肪 蛋白质 甲壳质, 维生素 尿嘧啶 黄嘌呤 次黄嘌呤, 以及 Fe,Cu 和 Zn 等微量元素, 其散发的臭气主要源于醛或酮类物质 ( 张颖等, 2009) 九香虫具有较高的药用和营养价值, 近年来其价格直线攀升, 市场前景广阔 九香虫可治疗血管瘤, 与其他中药配合的复方具有抗癌作用 ( 刘庆芳,2002) 九香虫食用在我国已有悠久历史, 谚云 一碟九香屁巴虫, 胜过佳肴满蒸笼 在九香虫产区如贵州的道真 剑河等地有食用九香虫的习惯 九香虫在贵州分布广泛, 在药用 食用领域很有开发价值 ( 姚银花,2006) 九香虫具有很强的抗菌作用, 体外实验表明九香虫对金黄色葡萄球菌 伤寒杆菌 甲型副伤寒杆菌及福氏痢疾杆菌有较强的抑制作用 ( 中华本草编委会,1999) 吴玛莉和金道超等 (2005) 以及赵柏松等 (2011) 的研究也证明九香虫血淋巴具有广谱抗菌作用, 本研究从九香虫血淋巴中纯化得到一种分子量为 u 的抗菌肽, 命名为 CcAMP1, 为深入挖掘九香虫的药用功能及昆虫抗菌肽的抗菌机理研究奠定基础

3 612 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica 58 卷 1 材料与方法 1.1 试虫 九香虫采自贵州赤水, 在贵州大学昆虫研究所的人工气候室内饲养, 温度 25±1, 相对湿度为 70%, 光周期 14L 10D, 饲养一代后的成虫用于实验研究 1.2 菌株 革兰氏阳性菌包括金黄色葡萄球菌 Staphylococusaureus(ATCC25923) 枯草芽孢杆菌 Bacilussubtilis (CMCC 63501) 藤黄微球菌 Micrococusluteus(CMCC 28001) 和肺炎链球菌 Streptococuspneumoniae(ATCC49619); 革兰氏阴性菌包括大肠杆菌 Escherichiacoli(ATCC25922) 青枯假单胞菌 Pseudomonassolanacearum (ATCC 33192) 伤寒沙门氏菌 Salmonela typhi(cmcc 50071) 和痢疾志贺氏菌 Shigeladysenteriae(CMCC 51252) 所有菌株均为本实验室保存 1.3 主要仪器和试剂 LC/MSDTrapVL 液质联用仪 ( 美国 Agilent 公司 ),Agilent1200 高效液相色谱仪 ( 美国 Agilent 公司 ),ALPHA1 2LDplus 冷冻干燥机 ( 德国 Christ), 基质辅助激光解吸电离 / 串联飞行时间质谱仪 TOF/ TOF5800System( 美国 ABSCIEX 公司 ) 色谱柱 : 葡聚糖凝胶层析柱 SephadexG 75; 氨基柱 LunaNH 2 100A( 美国 Phenomenex 公司 );LichrospherC 18 柱 ( 美国 Agilent 公司 ) 蛋白酶抑制剂 PMSF( 索莱宝公司 ) 抑肽酶 Aprotinin; 黑化抑制剂苯基硫脲 ( 美国 Sigma 公司 ); 乙腈 ACN(Fisher 公司 ); 三氟乙酸 TFA( 阿拉丁公司 ) 其他试剂为国产分析纯 1.4 细菌诱导处理 将大肠杆菌 E.coli 和金黄色葡萄球菌 S. aureus 在 LB 液体培养基中过夜培养, 各取等体积的菌液混合,5000r/min 离心 5min 收集菌体, 用灭菌生理盐水重悬沉淀, 浓度调至 CFU/mL, 作为诱导源 用接种针蘸取混合菌液, 轻刺入九香虫成虫腹部, 继续饲养 24h 后提取其血淋巴 1.5 血淋巴提取 取免疫诱导 24h 后存活的九香虫个体, 去除头 足和翅, 把虫体剪成两半, 再用镊子将每一半撕开 每次处理 5 头, 共处理 50~100 头 取一个 6mL 的小离心管, 外面套上一个 10mL 的大离心管 在这个 6mL 离心管下方钻孔, 内垫一层纱布 ; 10mL 离心管中含有苯基硫脲 ( 终浓度 0.1mg/mL 血淋巴 ) 10μmol/LPMSF 和 10μg/mL 抑肽酶, 用来收集血淋巴 把撕开的九香虫放入小离心管中, 在 10000r/min 离心 20min, 大离心管中的淡黄色液体即为九香虫血淋巴 1.6 抗菌肽的分离纯化 凝胶过滤层析 : 将九香虫血淋巴上 Sephadex G 75 凝胶柱, 磷酸盐缓冲液 (ph7.0) 洗脱, 流速 1.0 ml/min 每次上样量为 100μL,280nm 波长检测, 按峰收集, 真空冷冻干燥, 用无菌超纯水溶解, 进行抗菌活性检测 ( 以 E.coli 和 S.aureus 的混合菌作为指示菌, 下同 ) 固相萃取 : 将氨基柱 LunaNH 2 100A( mm) 用乙腈 (ACN) 活化, 再用 0.05% 三氟乙酸 (TFA) 溶液平衡 将凝胶过滤层析得到的活性组分上柱, 每次上 60μL 样品,80%ACN( 含 0.05%TFA) 洗脱, 流速为 0.5mL/min,280nm 波长检测, 收集各组分, 真空冷冻干燥, 无菌超纯水溶解, 抗菌活性检测 第 1 次反相高效液相色谱 (RP HPLC): 用 0.05%TFA 将 LichrospherC18 柱平衡后, 取 100μL 固相萃取的活性组分上柱, 用 80%ACN( 含 0.05% TFA) 溶液洗脱, 流速为 0.5mL/min, 波长 225nm 紫外检测, 收集各色谱峰, 真空冷冻干燥, 无菌超纯水溶解, 抗菌活性测定 第 2 次 RP HPLC: 为进一步纯化抗菌肽, 对反相纯化的活性组分, 再次进行反相色谱纯化 取 50μL 样品上柱, 用 65%ACN( 含 0.05%TFA) 溶液洗脱, 流速 0.5mL/min,225nm 波长检测, 收集各组分, 冻干浓缩, 超纯水溶解, 测定抗菌活性 1.7 质谱测定对最后反相色谱纯化的活性组分, 酶解, 肽提取,1μL 样品与 1μL 基质 α 氰基 4 羟基肉桂酸混合, 取 1μL 点靶, 在质谱仪 AB SCIEX TOF/TOF 5800System 上进行二级质谱分析 用 Mascot2.2 软件检索鉴定出肽段序列, 然后将这些序列与蛋白质数据库 NCBINr SwisProt 及抗菌肽数据库 APD 进行比对 1.8 抗菌肽 CcAMP1 合成九香虫抗菌肽 CcAMP1 由上海肽仕生物公司采用 Fmoc 固相合成法进行合成, 且 C 末端酰胺化 1.9 抗菌活性检测在抗菌肽的纯化过程中, 以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌, 采用纸片扩散法进行测定, 参照

4 6期 李尚伟等 九香虫抗菌肽 C AMP1的分离纯化和抗菌活性检测 613 叶应妩等 20 06 的方法并略加改进 将供试菌株 TTC 继续培养 1 3 观察实验结果 每个浓度进 从平 板 上 挑 取 单 菌 落 接 种 于 LB液 体 培 养 基 中 行 3次重复 取平均值 8 3 7 过夜摇培 调整浓度为 1 10 CFU ml 各取 3 00μL加入直径为 9 m的 LB平板中 用涂布器涂 2 结果 布均匀 贴入灭菌的滤纸片 每纸片上加 5μL分离 组分溶液 3 7 倒置培养 1 8 24 检查其是否具有 抗菌活性 测量抑菌圈的直径 实验设 3次重复 1 10 最小抑菌浓度测定 2 1 九香虫抗菌肽的分离纯化 九香虫血淋巴经 S d xg 75凝胶过滤层析 出现 3个峰 抗菌活性检测表明第 2个峰为活性组 采用 TTC 氯化三苯四氮唑 微量稀释法对大 分 图 1 A 该组分进一步用氨基柱固相萃取 得 肠杆菌和金黄色葡萄球菌等 8种菌进行最小抑菌浓 到 4个色谱峰 活性检测表明第 3个峰为活性组分 度 m m b MI C 测定 在 图 1 B 该组分 通 过 反 相 高 效 液 相 色 谱 纯 化 4 9 6孔板中分别加入 10 0μL浓度为 1 1 0CFU ml 出现 6个峰 经测定第 2个峰具有抗菌活性 图 1 的 8种细菌 将 C AMP1进行 2倍稀释 2 5 0 1 9 5 C 改变 条 件 对 活 性 峰 再 进 行 一 次 RP HPLC纯 L 每孔加 10μL 以不含药物的培养基为空 μm 白对照 在生化培养箱中 37 孵育至空白孔明显 化 又出现 6个峰 活性测定表明第 3个峰是活性 有肉 眼 可 见 细 菌 生 长 时 每 孔 加 入 10 μl0 5 纯品 峰 图 1 D 该 组 分 即 为 九 香 虫 抗 菌 肽 的 色 谱 图 1 九香虫抗菌肽经层析柱纯化的洗脱曲线 F g 1 Pu f f m b d f mc d u b m g A 凝胶过虑层析 G f m g B 氨基柱固相萃取 S d x b m u m C 第 1次反相高效液相色谱 T f RP HPLC D 第 2次反相高效液相色谱 T drp HPLC 箭头示活性峰 T w kw m b v 2 2 九香虫抗菌肽的质谱分析 将纯化的九香虫抗菌肽进行 MALDI TOF TOF O u m k 抗菌肽 O I有 36 8 的 氨 基 酸 序 列 一 致 性 与 大 黄 蜂 M gb mb u 质谱检测 质谱数据经生物软件检索鉴定出肽段序 v u 抗菌肽 B mb 有 3 3 3 的氨基酸 列 这些序列在抗菌肽数据库 APD 中经比对与预 序列一致 性 把 它 命 名 为 九 香 虫 抗 菌 肽 C AMP1 测后筛选 出 10条 可 能 具 有 抗 菌 活 性 的 肽 段 序 列 7个氨基酸组成 分子量为 199 7 37u 疏 该肽由 1 表 1 如表 1所示 第 5条肽属于富含脯氨酸的 水氨基酸占 5 8 甘氨酸占 11 带 1个正电荷 表 抗菌肽 第 6条肽是一条完整的抗菌肽 它与虹鳟 面有 5个疏水氨基酸

5 614 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica 58 卷 表 1 质谱测定九香虫抗菌肽片段的氨基酸序列 Table1 AminoacidsequencesofantimicrobialpeptidefragmentsmeasuredbymasspectrometryinCordiuschinensis 序号 No. 肽段序列 Sequencesofpeptidefragments 净电荷 Netcharge 表面疏水氨基酸 Totalhydrophobicresidues onthesamesurface 比对到抗菌肽数据库的编号 APDID 1 ALLAAFNFPFR +1 4 AP00862,AP00073,AP GAAQNIPAATGAAK +1 3 AP00829,AP01331,AP KDLITSLQNVIPK +1 3 AP01681,AP01680,AP LNNMQWVLVNVK +1 5 AP00434,AP01728,AP LPLSAAKIVQPK +2 - AP00136,AP01899,AP MWITNGGVANWYFVLAR +1 5 AP01326,AP01959,AP QGISAVVLSR +1 3 AP01900,AP01480,AP QWTALLKK +2 3 AP01923,AP01455,AP SILQLK +1 3 AP01714,AP00876,AP VQQLGILRYAR +2 3 AP01900,AP00136,AP CcAMP1 的抗菌活性为了测定 CcAMP1 的抗菌活性, 人工合成了该肽, 纯度为 95.43%, 并在 C 末端进行酰胺化 采用 TTC 微量稀释法对不同浓度抗菌肽 CcAMP1 进行抗菌活性检测, 判断细菌生长抑制标准为肉眼观察未见培养液浑浊成红色或者没有红色颗粒出现于培养液中 结果表明,CcAMP1 与九香虫血淋巴一样对金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌和大肠杆菌等革兰氏阴性菌都有较好的抗菌活性, 且对革兰氏阴性菌有更强的杀灭活性 ( 表 2) 表 2 合成抗菌肽 CcAMP1 的最小抑菌浓度 (MIC) Table2 Minimalinhibitoryconcentration(MIC) ofthesyntheticccamp1againstbacteria 细菌名称 Bacteria MIC(μmol/L) 革兰氏阳性菌 Gram positivebacteria 金黄色葡萄球菌 Staphylococusaureus 12.5 枯草芽孢杆菌 Bacilussubtilis 6.26 藤黄微球菌 Micrococusluteus 12.5 肺炎链球菌 Streptococuspneumoniae 6.26 革兰氏阴性菌 Gram negativebacteria 大肠杆菌 Escherichiacoli 6.26 青枯假单胞菌 Pseudomonassolanacearum 6.26 伤寒沙门氏菌 Salmonelatyphi 3.13 痢疾志贺氏菌 Shigeladysenteriae 讨论 昆虫体液免疫依赖血淋巴中的抗菌肽和蛋白 非诱导状态下, 昆虫有基础水平表达的抗菌肽 ; 在诱导状态 ( 外界刺激或感染 ) 下, 抗菌肽在昆虫体内呈现高水平表达 因此, 在提取抗菌肽时, 一般都要先对昆虫进行诱导, 常用的诱导方法是用微生物感染 研究表明, 昆虫免疫抗菌肽具有特异性, 不同的诱导源刺激后, 昆虫机体会产生不同的抗菌肽, 同时产生的抗菌肽的水平也不相同 ( 刘建涛等,2006; 孙龙等,2012) 昆虫抗菌肽的获得主要通过天然提取 化学合成和基因工程这 3 种途径, 从昆虫中提取的天然抗菌肽是化学合成或基因工程抗菌肽的基础, 因此天然昆虫抗菌肽的分离纯化仍然是发现新抗菌肽的一个重要手段 用第二代测序技术对昆虫全虫体或血淋巴进行转录组测序, 可能会发现更多的抗菌肽基因 不同种昆虫的直系同源抗菌肽基因可以通过分析基因组序列来鉴定, 但是全基因组分析不能鉴定小分子抗菌肽, 特别是一些来自前体蛋白水解形成的小肽, 因为这些抗菌肽的前体在不同种类的昆虫之间可能没有较高的相似性 因此, 在昆虫血淋巴中, 可能还有大量的抗菌肽没有被发现 (Yiet al.,2014) 本研究也显示九香虫体内可能含有多种不同的抗菌肽, 需要将它们分离纯化出来, 再进一步研究它们的抗菌 抗病毒等生物学功能 经质谱测定和数据库搜索, 我们得到 10 条可能是抗菌肽的片段序列 ( 表 1), 可进一步根据这些片段设计简并引物, 用 cdna 末端快速扩增技术 (RACE) 获得这些抗菌肽的全长基因序列, 从而得到完整的全长抗菌肽序列 表 1 中的第 6 条序列与大黄蜂抗菌肽 Bombolitin 序列 (SKITDILAKLGKVLAHV) 具有相似性, 两者都由 17 个氨基酸残基组成, 这表明第 6 条序列是一条完整的抗菌肽 因此, 本研究就重点研究该抗菌肽, 之所以把它命名为 CcAMP1, 是因为它是从九香虫中发现的第一条抗菌肽, 九香虫中有多种抗菌肽, 今后可根据发现顺序依次命名为 CcAMP2 和 CcAMP3 等等 九香虫血淋巴中含有多

6 6 期李尚伟等 : 九香虫抗菌肽 CcAMP1 的分离纯化和抗菌活性检测 615 种抗菌肽, 因此血淋巴的抗菌活性是多种抗菌肽抗菌的综合效应, 表现出对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有较好的抗菌活性 CcAMP1 与来自海南臭蛙 Odoranahainanensis 抗菌肽 Temporin HN1 鸭嘴兽 Ornithorhynchusanatinus 抗菌肽 PAM2 分别都有 35% 的氨基酸序列一致性, 而它们都具有抗革兰氏阳性菌和阴性菌的活性 (Wangetal.,2011;Wanget al.,2012) CcAMP1 中有 58% 的疏水氨基酸, 经预测, 它在同一表面有 5 个疏水氨基酸 (VAWVL); 它可能形成 α 螺旋, 能与细胞膜相互作用, 破坏细菌胞膜完整性而对革兰氏阳性和阴性菌发挥杀菌作用 (Nguyenetal.,2011) 该肽可能靶标革兰氏阴性菌的细胞壁或外膜成分 (Junkesetal.,2011), 或者封阻极性分子通过外膜的通道, 或者促使阴离子脂质聚集 (Epandetal.,2010), 从而对革兰氏阴性菌具有较强的抗菌活性 当然, 我们需要进一步研究 CcAMP1, 以明确它真正的抗菌机理 从已发现的半翅目昆虫抗菌肽来看, 它们的相似性较低, 结构变化大, 抗菌机制多样 研究九香虫抗菌肽可能发现新型的理想的抗菌肽, 为人类提供新的抗菌药物模板, 为人类战胜病菌提供新的武器 昆虫抗菌肽具有很大开发潜力, 已成为人们应对日趋严重的耐药性细菌的新型生物制剂的主要生物资源 人类一直在寻找新型 高效 低毒 广谱的抗菌肽 九香虫抗菌肽开发出来后, 可应用于医药卫生 食品防腐 生物饲料添加剂 生物农药 动植物抗病基因工程 (JansenandKogel,2011) 等领域, 将会为人类创造巨大的价值 参考文献 (References) BomanHG,Nilson FayeI,PaulK, Rasmuson TJr,1974. Insect immunity.i.characteristicsofaninduciblecel freeantibacterial reactionin hemolymph ofsamia cynthia pupae. Infection and Immunity,10(1): BuletP,StocklinR,2005.Insectantimicrobialpeptides:structures, propertiesandgeneregulation.protein& PeptideLeters,12(1): ChernyshS,CociancichS,BriandJP,HetruC,BuletP,1996.The inducibleantibacterialpeptidesofthehemipteran insectpalomena prasina:identificationofauniquefamilyofprolinerichpeptidesandof anovelinsectdefensin.journalofinsectphysiology,42(1): ChineseMateriaMedicaEditorialBoardoftheStateAdministrationof TCM,1999.ChineseMateriaMedica,Vol.9.ShanghaiScientific andtechnicalpublishers,shanghai [ 国家中医药管理局中华本草编委会,1999. 中华本草 ( 第 9 册 ). 上海 : 上海科学技术出版社 ] EpandRF,MaloyL,RamamoorthyA,EpandRM,2010.Amphipathic helicalcationicantimicrobialpeptidespromoterapidformationof crystalinestatesin the presence ofphosphatidylglycerol: lipid clusteringinanionicmembranes.biophysicaljournal,98(11): FehlbaumP,BuletP,ChernyshS,BriandJP,RouselJP,LetelierL, Hetru C, Hofmann JA, Structure activity analysis of thanatin,a21 resideinducibleinsectdefensepeptidewithsequence homologytofrogskinantibacterialpeptides. Procedingsofthe NationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,93 (3): Hultmark D, SteinerH, Rasmuson T, Boman HG, Insect immunity.purificationandpropertiesofthreeinduciblebactericidal proteinsfrom hemolymph ofimmunized pupae ofhyalophora cecropia.europeanjournalofbiochemistry,106(1):7-16. JansenC, KogelKH, Insectantimicrobialpeptidesasnew weaponsagainstplantpathogens. In: VilcinskasA ed. Insect Biotechnology.Biologicaly InspiredSystems,Vol.2.Springer, Dordrecht JunkesC,HarveyRD,BruceKD,DolingR,BagheriM,DatheM, 2011.CyclicantimicrobialR,W richpeptides:theroleofpeptide structureande.coliouterandinnermembranesinactivityandthe modeofaction.europeanbiophysicsjournal,40(4): LiuJT,SuZJ,WangFH,LiGH,SongSY,2006.Progresesoninsect antimicrobialpeptides.naturalenemiesofinsects,28(1):36-43.[ 刘建涛, 苏志坚, 王方海, 李广宏, 宋少云,2006. 昆虫抗菌肽的研究进展. 昆虫天敌,28(1):36-43] LiuQF,2002.ModernclinicalresearchandapplicationsofCoridius chinensis(hemiptera:dinidoridae).journalofhenanuniversity (MedicalSciences),21(4):66-67.[ 刘庆芳,2002. 九香虫现代临床研究与应用. 河南大学学报 ( 医学科学版 ),21(4):66-67] NguyenLT, HaneyEF, VogelHJ,2011. Theexpandingscopeof antimicrobialpeptidesstructuresandtheirmodesofaction.trends inbiotechnology,29(9): ReddyKVR,YederyRD,AranhaC,2004.Antimicrobialpeptides: premisesand promises. InternationalJournalofAntimicrobial Agents,24(6): SteinerH,HultmarkD,Engstrom A,BennichH,BomanHG,1981. Sequenceandspecificityoftwoantibacterialproteinsinvolvedin insectimmunity.nature,292: SunL, FengY, HeZ, Chen ZY, ZhaoM,2012. Isolation and purificationofsmalantimicrobialpeptidefromlarvaeofmealworm, Tenebriomolitor.ChineseJournalofAppliedEntomology,49(3): [ 孙龙, 冯颖, 何钊, 陈智勇, 赵敏,2012. 黄粉虫幼虫小分子量抗菌肽的分离纯化. 应用昆虫学报,49(3): ] WangG,2010.AntimicrobialPeptides:Discovery,DesignandNovel TherapeuticStrategies.CABI,Walingford.220pp. WangH,YuZ,HuY,LiF,ZhengH,MengH,YangS,YangX,Liu J,2012. Novelantimicrobialpeptidesisolated from the skin secretionsofhainanodorousfrog,odoranahainanensis.peptides, 35(2): WangJ,WongESW,WhitleyJC,LiJ,StringerJM,ShortKR,Renfree MB,BelovK,CocksBG,2011.Ancientantimicrobialpeptideskil antibiotic resistantpathogens: Australian mammals provide new

7 616 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica 58 卷 options.plosone,6(8):e WuML,JinDC,2005.Theantibacterialactivityofthehaemolymphand purifiedprotein from Aspongopuschinensis. ChineseBuletin of Entomology,42(3): [ 吴玛莉, 金道超,2005. 九香虫血淋巴及其纯化蛋白抑菌活性的研究. 昆虫知识,42(3): ] YangZH,2001.IsolationandPurificationoftheAntimicrobialPeptide AMPofCyclopltaparvaDistantandAnalysisofProperties.MSc Thesis,SouthwestAgriculturalUniversity,Chongqing.[ 杨泽宏, 小皱蝽抗菌肽 AMP 的分离纯化和性质分析. 重庆 : 西南农业大学硕士学位论文 ] YaoYH,2006.BiologicalcharacteristicsandapplicationsofCoridius chinensis(hemiptera:dinidoridae).journalofsoutheastguizhou NationalTeacher scolege,24(6):48-49.[ 姚银花,2006. 九香虫的生物学特性及其应用价值. 黔东南民族师范高等专科学校学报,24(6):48-49] YeYW, Wang YS, Shen ZY, NationalGuide to Clinical Laboratory Procedures. 3rd ed. Southeast University Pres, Nanjing [ 叶应妩, 王毓三, 申子瑜,2006. 全国临床检验操作规程 ( 第 3 版 ). 南京 : 东南大学出版社 ] YiHY,ChowdhuryM,HuangYD,YuXQ,2014.Insectantimicrobial peptides and their applications. Applied Microbiology and Biotechnology,98(13): ZhangY,ChenJW,GaoY,2009.Researchprogresontheresource identification,chemistry,pharmacologyandapplicationofmedicine andfoodofaspongopuschinensisdalas.asia PacificTraditional Medicine,5(9):44-47.[ 张颖, 陈建伟, 高源,2009. 九香虫资源鉴定 化学 药理与药食应用研究. 亚太传统医药,5(9): 44-47] ZhaoBS, Du J, WangJG, LiSW, Preliminary study on antimicrobialactivityofhaemolymph from Aspongopuschinensis. GuizhouAgriculturalSciences,39(6):85-89.[ 赵柏松, 杜娟, 王金固, 李尚伟,2011. 九香虫血淋巴的抗菌活性初步研究. 贵州农业科学,39(6):85-89] ( 责任编辑 : 赵利辉 )

第一章 图 1 1 传染病的特征 9 T h1 T h2 细胞调节机制简图 正调节 负调节 细胞因子与细菌的相互作用机制目前尚未完全明了 有实验表明 细胞因子与细菌之间 存在有互利和互抑双重效应 例如 T N Fα 和 IFNγ 可抑制放线菌的生长而 IL 6 的作用则 反之 IL 1 2 和 GM CSF 可促进某些致病性大肠杆菌生长而 IL 1ra 可抑制之 研究表 明 某些致病性大肠杆菌有与

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