一种新的抗菌肽——极地鱼丙氨酸聚合肽的抗感染特性

巴西Universidade Católica de Brasília的Marlon H. Cardoso等人，2016年在《Scientific Reports》（IF 5.228；综合性期刊2区）发表了题为“

A polyalanine peptide derived from polar fsh with anti-infectious activities”的文章。文章主要内容为：

【摘要】 致病菌对抗生素的抗性与日俱增，为新型抗菌药物的研发提供了强大的动力。抗菌肽被认为是一种具有抵抗细菌感染的新型药物，同时也是一种能够用于抗菌药物理性设计的模型分子。本文的研究对象是来源于极地鱼的改良型抗菌肽Pa-MAP1.9，这种肽能够对革兰氏阴性浮游细菌和生物膜具有作用力，同时对哺乳动物细胞没有毒性。通过AFM（原子力显微技术）、细胞渗漏实验、圆二色谱实验和一些电脑分析软件，本文发现：Pa-MAP 1.9可以作用于细胞内部和细胞表面的一些靶标上。同时，具有α-螺旋构象的肽对革兰氏阴性菌细胞膜上的阴离子脂质体的作用效果好于哺乳动物细胞中胆固醇形成的脂质体。由于细菌存在对抗生素拮抗的多样性，因此Pa-MAP 1.9具有抵御致病菌感染的巨大潜力。

 

表1.Pa-MAP 1.9肽的抗菌、抗生物膜、细胞毒性和溶血活性。

 

图1.Flow-cell 分析Pa-MAP1.9对大肠杆菌和克雷伯肺炎球菌生物膜形成的影响。用3.0uM Pa-MAP1.9对大肠杆菌生物膜处理前（a）和处理后（b）。用3.0uM Pa-MAP 1.9对克雷伯肺炎球菌生物膜处理前（c）和处理后（d）。

 

图2.Pa-MAP1.9 处理大肠杆菌前后的原子力显微技术（AFM）影像图。未处理的大肠杆菌（对照）（a），6μM和300μM Pa-MAP19 处理后的大肠杆菌（b，c）。每张影像的扫描区域为4×4μm²。

图3.不同浓度Pa-MAP1.9 肽与脂质体相互作用对细胞渗漏的影响。在不同浓度肽（a：0~0.3μM；b：0~1μM）诱导下在不同比例POPC、POPS、LPS和胆固醇构成的单层脂质体中羧基荧光素的释放量。

 

图4.Pa-MAP1.9肽的圆二色谱分析。 Pa-MAP1.9分别在水溶液（pH3-11）（a）50%三氟乙醇溶液（v/v；pH3-11）（b）和28mM SDS（pH3-11）（c）中的CD光谱。

 

图5.Pa-MAP1.9蛋白序列比对、二级结构和静电势预测分析。Pa-MAP1.9和模板(PDB:1wfa)的一级结构（氨基酸序列）比对，相同的氨基酸残基用黄色突出标示（a）。Pa-MAP 1.9立体理论模型的最低自由能：非极性残基用白色标识；极性残基用粉红色标识；碱性残基用蓝绿色标识（b）。Pa-MAP1.9的自适Poisson-Boltzmann（泊松-玻尔兹曼）静电势；范围从-10.9 kT/e (red) to+ 10.1kT/e（蓝色）（c）。

 图6. 分子动力学模拟的物理化学参数图示。Pa-MAP1.9在水（a）、50%TFE（三氟乙醇）（v/v）（b）和SDS胶束子（c）中的分子动力学模拟。主要参数包括均方根偏差（RMSD），均方根偏移值（RMSF），溶剂表面接触面积（SASA）和旋转半径（Rg）。

 

图7. 肽Pa-MAP1.9 在100 ns 分子动力学模拟下的三位立体结构图。 a、b、c图分别是在水中、50%（v/v）TFE和SDS胶束中的模拟图。肽的N端处于图形的底部。

图8. 肽Pa-MAP1.9与阴离子/两性离子拟态膜的相互作用模拟。Pa-MAP1.9–POPC / POPS (50:50)复合物的三维立体理论模拟图（A）；Pa-MAP1.9–POPC / Chol(70:30)复合物的三维立体理论模拟图 (B)，放大的局部影像展示的是Pa-MAP1.9肽中氨基酸残基（黄色棍状）与来源于POPC/POPS(C) 和POPC/Chol (D)细胞膜中的磷脂（白色棍状）可能相互作用结果。

 

表2. Pa-MAP1.9肽与阴离子/两性离子人造膜经电脑模拟的复合物中原子相互作用的类型和原子距离。