LK抗菌肽末端修饰、抑菌机理及其在乳胶膜中的应用研究

随着耐药菌及后抗生素时代的出现,人们越来越迫切的需要一类抗生素的替代品,抗菌肽是最具有潜力的替代品之一。抗菌肽是一种具有光谱抑菌活性,序列较短的多肽类化合物化合物,其使致病菌产生耐药性的速度远低于抗生素。然而,抗菌肽也存在着一些问题。可以通过对其进行末端修饰进行改造。本文以固相合成法合成(LLKK)_3抗菌肽,并以此为模板对其末端进行了修饰,并对修饰后的抗菌肽的抑菌活性、溶血活性、细胞毒性、稳定性、抑菌机Liraglutide理及其在乳胶膜中应用进行了研究。其主要研究内容及结果如下:(1)以(LLKK)_3为模板,在其N-末端加Gly和C-末端加Leu,得到四条抗菌肽序列分别为:P1:(LLKK)_3,P2:G(LLKK)_3,P3:(LLKK)_3L,P4:G(LLKK)_3L。通过固相化学合成,液质联用检测得到实际分子量为1466.35、1523.40、1580.40和1631.20,均与其理论分子量相符,表明合成的四条肽皆为目标肽。四种抗菌肽的疏水值和疏水力矩大小顺序均为(LCCRG 81045分子量LKK)_3L>G(LLKK)_3L>(LLKK)_3>G(LLKK)_3。通过抑菌圈实验、MIC和CFU测定,结果表明四种抗菌肽对E.coli、S.aureus和C.albicans皆有明显的抑菌活性;其中G(LLKK)_3L的抑菌效果最好,而(LLKK)_3和G(LLKK)_3的抑菌效果相对较差。(2)分析了四种抗菌肽的温度、pH、胃蛋白酶和时间稳定性,以及溶血活性和细胞毒性。结果表明,四种抗菌肽均具有较好的热稳定性、pH稳定性和时间稳定性;然而它们的抑菌活性会受到人工模拟胃液较大的影响,其中G(LLKK)_3L的抗菌活性受胃液的影响较小。另外,G(LLKK)_3L和G(LLKK)_3的溶血活性和细胞毒性小于(LLKK)_3和(LLKK)_3L,表明N-末端添加Gly能够降低溶血活性和细胞毒性。(3)分析了G(LLKK)_3L对E.coli、S.aureus和C.albicans细胞形态、细胞壁成分、细胞膜损伤、DNA阻滞与合成以及蛋白质合成的影响,探讨G(LLKK)_3L对致病菌的抑菌机理。扫描电镜结果表明,E.coli由表面光滑、完整的杆状变得皱缩和坍塌;S.aureus由圆润的圆形向内皱缩,变为扁平向内坍塌状;C.albicans由光滑的椭圆状变为梭状。E.coli、S.aureus和C.albicans细胞壁红外光谱吸收透过率明显低于对照,表明G(LLKK)_3L抗菌肽抑制了细胞壁成分的合成。荧光显微染色和流式细胞术结果表明,随着G(LLKK)_3L浓度的增加,其对E.coli、S.aureus和C.albicans细胞膜的损伤率也增加,且G(LLKK)_3L对E.coli和S.aureus细胞膜的损伤作用大于白色念珠菌。DNA和蛋白质电泳结果表明,G(LLKK)_3L能够阻滞DNA的迁移,能够抑制E.coli和S.aureus基因组DNA的合成,而对C.albicans基因组DNA没有影响。G(LLKK)_3L抗菌肽能够抑制E.coli、S.aureus和C.albicans胞内部分蛋白质合成或造成其降解,导致部分条带缺失和胞内蛋白质含量减少。(4)采用甘油对天然乳胶膜进行了改性,在改性后的乳胶膜中添加G(LLKK)_3L抗菌肽制备乳胶抗菌膜,并对天然乳胶甘油抗菌肽膜进行了表征和特性分析。结果表明,添加10%的甘油可以有效的改变乳胶膜的柔软性,膜中若甘油含量较高,会从膜中析出。G(LLKK)_3L抗菌肽添加量对膜的拉伸性能无影响,但过高的抗菌肽添加量会产生细胞毒性,适宜的抗菌肽添加X-liked severe combined immunodeficiency量为每毫升成膜液600μg。通过改性,增强了其水蒸气透过率,降低了吸水性与保水性。扫描电镜观察结果表明,甘油能够改变乳胶膜的致密性,使乳胶甘油膜和乳胶甘油抗菌肽表面出现密集的孔洞;红外光谱分析表明,乳胶、甘油和抗菌肽不是以共价键结合,这均有利于抗菌肽从膜中释放。改性后的乳胶甘油抗菌肽膜具有较好缓释性,并对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)、白色念珠菌(Candida albicans,C.albicans)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,P.aeruginosa)均具有一定的抑制作用。