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00，1 eb. F3(1)：12 734−
C
N3510-40Q
/
ISNS02 4-5855
3Zoooglica Relesrca
DhO：I1.37042/P.J.S111.2040.10027
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昆抗虫肽菌构、性质结和基因调
控王义鹏12,赖 ，仞,1
*100409)(1. 中科学院国明昆动研究物 动物模所与人型类疾病理机重实点室，云验南 明昆6 520322. ；国中科学院研究生院北，
京摘：要虫昆菌抗是肽昆先虫天免系疫中统常重要非的一类效分子应。虫昆菌抗带肽正电，荷分子量小大多 数，少 于100个 氨基酸基残根据。构可结将以昆抗菌肽虫为一些不同分家族。的昆虫菌抗不肽的抗菌同谱表，明 它有不具的作同用制。以机果为模式生物研究表明，蝇虫抗昆肽的基因菌控调及涉到个信多号通路大及的信号分量子 。 键词关：昆虫抗菌肽先天免；疫分类；；结；性质；基因构控 中图调类分号：9Q6；Q616；Q587 文献6识标：码 文章编A：号205458-5-3(210)00-0012-087
nIsec AnttiimrcobailP eptdes: iStrcuture,s Poreprteisa ndG nee eguRaltio
nWNG YA-Pine1g,2L，A RIne1*
,1.( unKinmg nItitutes f oZoooly, ghetChi nes Acadeey of Smceinces, Knmuing 562032,C inh; a2. rGduatea nUiersviy to fte ChhneiesA caedy of mcienScse, Bijine 1g00490 C,hian)
bsAtratc :nIestcanti micorbal pepiidtse( MAsP)a rea imnproantt group of nsiceti naten immniuty ffectorse. nsecI AtMPs are ctioanci ndac onatinle s sthn a10 amino0 cad irseduies Ac.codrng io tsrtcutru,ei secn tMPA cas bendi ivddei no t limiatd enmbeur offa imile.s The dverie anstmiciorialb septrucm o infectsA Ms Pmay inicadt deffereit modesn f actiono R.seearc onhthe moel dogranis Dromopshla iinicade thta tisenct MAP gsene eguratiln oniolvve mulsitlp eisngalngipat hawysan d laargenu mbe or sifgnlinag olemclesu .Ky ewords: Isenctant imircobil pepaidte; sInanteim umniy;t lasCisifctain;oS rtcturues Pr;oeptrei; Genes rguletain
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生物体随时随地都面临着微物生挑战，的它们 需发要展出一有效的套机以制御微抵生病原物体的 侵。袭脊椎动物靠先依免疫天系和统天性免疫后系统来 灭杀界外微生，物但脊无动椎缺物乏天后 免系疫统只，依靠先天能免疫统来系抵外界御微 物。抗菌生肽为作抵微生物入御的第侵道一防，担线负了 其重要的极功，能尤是没有后其天免系疫的统无脊 椎动物后天免疫系统和脆的低等弱脊动物，椎必须依 主要由靠菌肽抗组的成先天免系疫来统 御病抵微原生的感物。抗染肽菌据根其构主结可以 分要 3为大 ：类()1 α-旋抗菌肽；螺2) 环(抗型菌肽 ，包头括尾闭封的型环抗菌肽和头尾封闭，不但是 子分结构中存在二键的硫型环菌肽抗(3； )子分结构
收日稿期2009-：12-2；2受接日期：029-01-31 基2项金目国家自：科然学基重金项点目30830（02）1
*
中含大有特殊氨量酸基（脯氨酸、如甘氨酸的抗） 具菌肽 大部。抗菌肽相分对
分子质量于小1 .0×10， 4有水疏，性个分整带正子电它。们同时有具水性亲 和亲脂性成形的两亲性二级构结包括α-（旋螺β、折叠β发夹样β、折-叠，以α-及螺与旋β折叠的-混 结合） 。构有一还特些结构殊的抗肽菌( Liepep t ael, 199)。 昆虫9是世上界大的最生物群，种类繁多种， 几百万种，达个数量超体过 0118，约占个动整物数界 量 的09，而%分布广泛。昆且虫之以能所够残酷在 的化过进中获程得功成具有并此大如种的数群量和多 样性是由具有以下于几特个点：（）具有比1 多数大椎动脊物的生短命期；周2（）具极有强
的通讯
者（作Corerposdning athuro ，E-）aml:i [email protected]第 一者简作介：王鹏义，，男士博研究，主要生事两从、栖行爬和虫昆来活性源多肽和蛋白质功能研究的
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应适力能，够十能容分地适应易的环新并且能够境 几乎绝大多以数物和植物动为食（；3）具非有常强 大的疫系免统，够能效高抵御外地微生物界的侵 袭(B ulte e ta, l200)5。昆的虫免系疫统具以下特 有点（1：）不有具等高物那样高动专一度免疫的 体，系 乏B和缺淋T巴胞细，无 疫免蛋白球及补产体生 抗菌，作肽为疫体系免的关键组分中。昆虫抗肽主菌 要在昆虫的脂肪是（与体乳哺动物肝的功能脏 似）和血类胞细合成，中其在一它些组织也中少量会合 成，例再如组生织、表皮细胞等。合成的抗菌 肽后为前结构，体由号肽信和成肽（有熟些成在熟肽之前 者或之具后间有隔）肽组，成体内经在酶过切作 用成，熟被肽释并分泌到血淋放巴与脊（椎物动 的血液能功似）中，从类可而在昆虫体内的个部 各分挥作用(发Li ut ael, 0026)。（2）虫昆抗菌肽有具 子分量、热小稳定强、水溶性好、性免疫原无性 、碱强、性菌抗广等特点谱昆。虫菌肽抗仅不对细菌 和菌有广谱真灭杀用作而且对，病、原毒及癌细虫胞也 有伤作杀。其作用机制用特独，不害损或破坏高 等动的正物细常(胞ruCcini eat l, a9119)
。
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虫抗昆菌肽类分、结构及质
性
虫抗昆肽菌自然界在分布中广泛来源众，。 据多初步统计，目人们已前 8 目对30 种昆虫多行进了 导免疫诱的研，究要集中主于鳞翅 目(Lpediptera)、 鞘翅目(Cooeoltpear) 双翅目(Di、tper)、 膜翅目a(ymHeoptnear)，还半有目翅(emiptemH)等、翅 目 ( sIoterpa)、 同翅 目 ( Hompoetm ) 及 蜓蜻目 (Odnaot)a总，发共了现2 00多种昆 虫菌抗肽。不 昆同虫中存的抗菌在质物所不同 (有Lambrety te la, 2010。)按照昆 虫抗菌肽构结和基氨酸组，成它分以为 几类下：1 .1 型双线亲α螺-旋抗肽 第 一菌 个 昆虫 抗 菌肽 是 天蚕肽 (eccoprisn)， 由 Bomane at（19l74)从过
经
细菌导的诱惜古天蚕 (H比ylaphoor ceaceroiap)蛹血淋中巴分得离到。 后， 此 有0 多个 6ecrcopin 类s物似从鳞翅(目eLpiopderta )和翅目双D(pietra)虫的血昆巴淋分中得离，到是 这数量多最的昆虫抗多肽菌 这类。昆抗菌肽虫 29～ 有2 个氨基酸残4基成，组 第在一或第二者氨基酸基残位置 都大具有氨色酸基，且残 -C末氨基端酸酰胺 。化少数 缺色乏氨酸残基 的ccerpino 类s物似对兰革
氏阳
性菌和母酵菌有更的抗菌强活。C-性末端氨基 酸酰化使整胺个多肽有具更的强离子化阳程，增 加度抗了效率菌B(ulete at,l1 99)，但是9并不，是所有已 发现经 ce的coprin 抗菌肽s具有以上点特 ，如来源 于白 纹 伊 蚊 Ae(dsea bopictus)l和 埃及 伊 蚊 (Aedesa eypgi)t的ce rocpnsi 在一第二位没有色氨、残酸，基 且并C- 端末基酸氨酰胺化(未uS nt el, a198;9 uSn t ae, l1999; oLwneebgreret al, 199)；9来于冈源比按 蚊亚Ano(helespgam ibea) c的croeinp 则只具有 s-C端末 胺酰化结构，无而色酸氨残基V(zioli etial, 2 000。)此 外还，一些与有c ceoprnis结 构相，似但 不是属 于cecropni 的s虫昆α 螺旋抗菌-肽c(ceorpn-iliekpepti ed )，来如于厩源螫蝇( Stoomysx clcatiars) n sto的moxny由，4 个2氨酸基成组是最长， c的creoin 样p 菌抗肽 (B ulaognre eta , l2002) ；来 源 于白 蚁Pse(dauacthontermess pniieg)r的spi ngieinr，由 25 个 氨基 酸成组L(maebtr ye tla,2 010)；来于源中海地果 (Ce蝇rarttis cipiattaa的 )craettooxin，s 2由 9氨基 个残基酸组成(Mrahici neta ,l1 959)与。大数多泌分到 淋巴中血的昆虫菌抗肽不同 sto，mxoy、n psiinegri、nc earotoxtin 并非s菌诱细导生产，它们 别在昆虫的分中 、血细肠胞和性副腺雌中成型组达。表 他其昆虫α-螺 旋菌抗肽主要来源多于一些 毒昆有虫的毒液 ，如毒肽蜂m(eilttn)i 由7 2氨个基组 酸成来，源于蜂的蜜毒液V(lsak ae al, 198t3；)来源 欧洲于大蜂黄(esVp acrbaro，由) 3 个1基酸组成的氨ca rrobln (Kiisrhankmaruie tla,1 97) 。 从 蚂 9 (蚁Pahcconydyas gleodli)i的 毒 液中 分 离 得到 pnoeiricns ，这抗菌肽类分为3 个家族亚， 包有 15含个成 ，员们与 它eccoprnis有 0%6右的左列相似 性，序也有含色氨酸，但是乏 C缺-端末基酸酰氨胺 化(riOvl eteal 20,0)1 昆。 虫α 螺-抗菌旋多对肽菌细的菌杀作要强用 真于；对革兰氏菌性阴菌细作的用要强于兰革阳氏性细 ，菌时在有同效菌浓杀度围内不具有范血活 溶性。此 ，外 uBle tet al 2（003） 研的究现发， ecrcponi s和cec opirn样抗 菌肽能可具影响有物和人类致植 丝病状菌(A真pesrgilusls p，pF sauirumsp )p以及酵生母长的作用 。有意的是思st，oomxn y了除有广谱的 具菌活性抗以，还具有外溶锥虫解的性(活Buloager nte al,200 2。构效)关研究系表，明括
包带电荷数、 螺度、分旋大小、子水疏矩和力水性疏等T（ssi otea , 200l0） 内在一的些数参能可影会响虫 昆-螺α抗旋
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义王等：昆鹏抗虫肽菌构结性、和基质调因
控2
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菌肽的多抗菌活， 性。Stein ere tal （19 28 )首次 用 圆二 谱 (色D sCepcrostocp)的方y法 Hyalop对orh accropie n A二 级结构的行进了究研，其结表果，c明ecopinr A在水 溶液中 无规为曲卷结；构在而水的环境中疏转则变为相对 稳定的α 螺-旋构结用。共振磁N(R)方M对 c法crepoi An的结 构进步研究一发， 现cercponiA 有 具一长个的 -N端、末碱、性两性亲的α -螺旋(~25 位1 残基和)个一短、疏水的 C-的末 α端-旋螺(24~37位 残)基这两段 α-，旋由螺一 Gl个-yPro 链铰连接区。 .1 2有具硫二键的环或状末开放端的菌抗肽 多抗很肽菌有含个半多胱酸氨形成分的子内 二键，它们常硫常溶液中在形 成-折叠β级结构二。由 于硫键二数的不量和同对方式的配差，异这些抗菌 肽可形以成下一些二级如结：构 3 带-折叠β如， 大多脊椎数物动御防素(dfenesin)β；-夹结发，构如来源 于节动肢的 t物hnatia、nanrdotocin、gnomesi、n atcyphlsien 和，来于源栖类两动的 bre物vnini s 、esucelntisn；α-螺旋 和β -叠的折混合结，构 如脊椎 动无物防素御植物，防御和素物动御素。 1.2.1 防具一对二硫键有昆虫发的样夹β-叠折抗菌 肽到目前止只为现一发种该昆类虫菌肽抗—来源 —于 翅 目半 昆虫 刺 蝽肩(P doissuma uclveintir) 的st ahntain (Felhaum bteal, 919)。Th6naatin含21有个氨 基酸基，残其包中括个半两胱酸氨基，与两栖类 残来源的b reivnis 抗菌n家族肽具 40%有 的同性源 。Tahatnin具广有谱的菌抗性活，在Mμ度就可以浓 制抑革兰氏阳性细、菌革氏阴性兰菌、丝细真菌状和酵母的 生，长且具有不血溶活性。Pagès e tla 20(03)研 究 明，表t hnatan i对从临 床 分 离 多 重 耐的 药菌 En troeacbte raroegnes和elKesiplla enepumoian样 具有同抗菌用， 作时同明表hatatnni抗的活菌与革兰 性阴性氏细细菌壁上胞的脂多 (糖PS) L关 (Pa有gès teal ,2003)。趣的是，人工有成合的D由型-基氨酸构成 的t anhtan 对所有i的兰氏革性阴细和部菌革兰分氏阳 性菌细没活性，但是有然仍具有真对菌活性的 (eFhlaub em alt ,196)9 。这表明hatatnn对不同i的微生 采物取不同的作机用，制包与括细菌用靶点的作 体立异特相互作性用。进一构步关系效究 研Feh（bluam e tal，991；6 Le et ael2，02；0Tagchuie tal， 020）0表明： (1 去除)C-末Met端基的残tanatih 失n去抗革兰氏阴性细菌的活性而去，C除-末端个两 基氨残基酸than的tan则完全丧失i活性；2) (去N除
末端5个-氨基残酸基的tahatnn仍i然有具对分部革兰 氏阴性细的抗菌菌活性，
而进一步去除N末-2端个氨基酸 基则会导残致htanait活性大大降低n；() 去3除 C- 环状端构结部的氨基内酸基会增残加t hanaitn对革 氏阳性兰的抗菌活菌，性而环状在构结部内插入一 个lAa残基会则导th致anatni所有对细菌的菌 抗性活下降； 4()C -两端个反平向的β行-叠折之间的 键的存在氢对thaatnni活性的必需是的 。hanaTin 由一个t度柔高性 N的-区域和端一 个C-端阳子环离 CRNTRGC（K命名为昆环，虫似类 两栖于类菌抗肽的R ana ）盒成。磁构振实共验结 表果明，htaanit n的C -端两个为反平行的向β 折叠 结-构由一，对子内二分硫连键接固定形成环状结 的。构状环构末端结伸延出个一柔性 的- N尾端 巴(agucThiet a l, 2000 ;Madnard t ae,l199 )。 8haTnaint 一是优个的良新抗菌型药物模药板 因为，其有具以下点： (优) 1对真核物生胞细无性毒 (；2)抗菌 活性， 尤其强对是许临床耐药多菌活性；有(3 )作机用多样，制 不同微对物有不生同用方作； (4) 式分子小，方构效便系研关。究1.2 .2 虫防昆素 御先首双翅目昆虫从褐麻尾 蝇S(acoprhaagpe egrirn)e和蝇(Phor肉im tearraonav)e 体内发现然后，其他昆中虫陆也发续有现防素存 在御Ma(tsuyam et aal,1 98; 8Lmbertaet a ,l 981)。到目 前为止，9双从目、翅翅目鳞鞘、目翅膜、翅目蜻 和目昆蜓虫中共现发过6超种0御素防然。而让人， 费的是解，缘关亲系的近昆虫来源防的素之御间序 列差的反异比而缘关亲远系的昆虫源的防来御素 之间序的列异大，差比如蜓蜻防的素的御基氨序酸 与软体动物和列蝎子的防御素加接近更，同性源过超7 % ，5而 与 双 目 昆 虫翅 防的御 的素 同 源 性仅 为 3%5(uBetlet al, 991)。9昆 虫御防分子素量，一般小含有 344～6个 氨基酸 基，带残正荷，含电有3～4 对分内二子硫。键 也一些有昆虫来的源防御素由于则 C- N-和末端 延的，引伸起基氨序列酸的增加，如从螫厩蝇( Somtxyo cascltrans)i中中肠发现防御的素具有就 N末端 延伸结 构(L haeene ta , 1l99) 7；而 从 熊 蜂(Bobms upascuruom和)蜂蜂王蜜中浆发现防御的 则素具 C-有端末伸结延(F构uijawraet a,l 991)0 此 外， 最。从刺近舌蝇Glos(ins marsotinas中)现发一个了只 有 3含 3个氨酸基基的防御素(B残ulaoner etg l,a 202)0。昆虫 cec与rpoisn 一般存在 C-端末胺酰化不
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， 同 至 目前 ， 截 只发现两 种 昆 防御虫素 （ 蜜蜂 r yaliosi 和大黄蜂n御素防） 有 具C-端酰胺末结化。构根据抗 活菌不同，昆虫性御防可以分为素真抗菌 防素和御抗菌细御素。防截至前，目已经现发 大量的细抗防菌御；素 而真菌防御素抗发只了 5现 ：种dro osycmni来 源 于果 蝇 Dros(poihial emalngoatesr)(Ynaget a,l 2060)
；heloiicmni来源 于鳞 翅 昆目虫 (eliHohti vsriscene)(sLmbeatyr teal, 201)；0ter imicn来 于白源蚁Pseu(daanchttheomer ssipngie)(Lrmaerty be tal, 2001；ga)lerliymcin 来源 于蜡白 (虫Gallria emlelneola) l虫幼(S cuhhanmn e tla,2 030 ；) loA31来 源于 长臂 天 牛 (cAorinus clnoimangus( B)abrautlet a ,l 0023。)昆虫抗 细菌防御素对革兰阳氏性细（包菌括一些 类病原人）杀菌活性菌常非强其，最抑菌浓度小(MIC 值)般一低于 μolmL 水平/。 革兰氏而阴细菌、性酵母 丝和状菌对真些防这御的素敏感性相对低。偏 虫昆细抗菌御素防的菌作杀十分用迅速，大数在 多不到1 m n i的间时就内以杀可细菌。灭此，外虫昆抗细 菌御素在防浓度达高数 μmol/L百时 ，无溶 仍血活。然性，而虫昆细抗防菌御素的性与离子活 度有关，强在离低强度条子下抗件菌活性，随强着 离子度强升的，抗菌活高迅速性降。昆低虫抗菌防细御 素作的机制复杂， 黑花蝇用(Pho属mia)防御素能 破坏藤r黄球细胞菌的通膜透性屏，导致障菌细胞细 质钾离内流失、内子膜部去极化、分细胞质 TP 水A平下和细胞降呼受到吸制，抑最导致终菌细细胞的 死亡(Cocaicinh cte a, 1l99)。3相对 抗于细菌防御素，rodsoycminh、leimicin o 和etrmciin 是格的严抗真菌多，肽它们通过制抑 孢萌子或发丝菌孔的方穿来影响式种真多菌生的。 Ter长mcii 也n有抗具分部革兰阳氏性细菌的性。活H liomecii n生在理离子强度盐件下，保条持其抗菌活性； dr而soomcyin在 样这的透渗压条件抗菌活 下性著降低显这，表明 heliomiicn与 他其昆虫御素 防具有不同作的方用式 。uleBte ta（l2030） The和ivsens e tal（020)用 1H-NMR4方法对 几种昆防虫御素三维结构的研 的 究 结 显果示 ， 黑 花蝇 属 (Porhiam )和 蝇麻属 ( arcSopaga)h抗细防御菌以素白蚁及抗菌真防素 t御rmieicn具有 个 α-一螺旋构结域两和反向个行平 α-的片结构域层，对两分内二硫子键在者之间起到两 定稳的作用 (βα)β 。真抗防御素 菌eliohiminc和
dorsmyoic 分n子多内一个出的 N-短末β端-片层构结 (域αβββ来源于)臂天长的牛抗真菌防御 素lo1A3 具有典型 和一唯的股β三片层结构-(βββ) 1.3 。含脯富酸氨的菌抗肽这类抗 菌为肽线分子，由性 14～39个氨 基 残酸组成基。根据子分小大分为两个亚可族短链亚：族（ 于小2 0氨基个残酸）基长链亚和（族于大2 个氨0酸残基基。）前这目类抗肽菌已蜜蜂在胡蜂和 (abaecins ，aidaecins) p 蚂 蚁、(fo rmaceisn)、 果 蝇(drsooicsn， metcnikhwins) o粉纹夜、蛾( ebocilns)和 红 (pyrrho椿coiricn，mtalenkiwios)n发中。现 这类菌肽中抗 rP o残的含量非基常高（超过 基酸总氨含的 量25），同时%Pro ，基常常残碱与 性氨基残基酸L(ys，
Arg H和si)接形连二成体联者或 联三体(KP, R,P RPP, HP)P序基。 类基序既这可有能 均匀分布于的整多个肽列中序也，有能可集中布分于部 分列序。 有意中思是的， 部该分抗类菌的肽T rh S和e 残基上r在 存-连接O的链侧基化修饰糖 。目 前已从蝇、始果椿红Py(rrocorih aptersus)、家和蚕牛头蚁( Mrmeyci auglsa)o发现中有这种糖具基化饰 修现象的菌肽存抗在。于对这种糖化基修的作用，饰现 在认识的存在还盾。矛roDocsn i for和amceni的 链单糖侧和糖双饰修够提能其高外抗菌活性体并稳 其定象构Bu(elt teal ,19 69; aurK teal 200,)， 7而 化学合成的含糖基化修不的 pyr饰horcoirinc却比天 然的 O-接的连基糖化饰的 修prryohociricn 菌活抗性 强H(offman en alt,1 99)。此外，延9长l bocins 糖基e 修化饰糖的的长链度会低降其菌抗性活 H(raa e tla ,1995)。短链亚 的富含族氨酸的抗菌脯对肽肠杆菌科 革兰氏的性菌具阴高度有的选择，而性对多数大 兰革氏性细菌无活阳。性趣的有，是属于长链族亚 a的bacein和lesbocin对s革兰阴性细氏菌和阳性细菌 有活性均而，emctnikohiwn特性异的丝对状菌有真 活性。Leb ocnsi的菌活性存在非抗常的强盐依性， 赖 至甚 在生理 盐浓 度 下 其 ，活性 也 会显 著降 低。L becios和ncerocinp在协同作用存，当将者两合时混 大大提会其高抗活性菌(Bult et al, 1e99)9。 用磁 共 振NM()R和 圆 二色 谱(CD 的)方 法 dr对oocsni及其未 糖化基类似的物进行构象析，分结 表明，该果类似在物水液中均溶为无卷规曲的结构 加入三氟代乙醇的。度至 5浓0% (/vv)，rodosic 部分n表出有序的现构(McMa象un st ea, 199l9)。
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期
义鹏王等：昆虫抗菌肽结、构质和基性调控
因
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对链亚短族的富含氨酸脯的抗肽菌的构关 效系进行研发究现该，菌抗肽有许多有具的趣物学生性质 。与 -α旋螺昆抗虫菌和具有肽硫二的键昆抗虫 肽菌不同短，亚族链的富含脯酸氨的抗肽菌杀菌作用慢， 一需般要数时。 小外，此 paiaedicsn 、rodscios 和n yrrphcooicins r所的有的D-型 映对构异均无抗体菌活性。 说这明些抗菌肽的抗菌机制这立与选体 择性关，有而并常见非在细的菌细膜上胞造成孔 洞Or(neet a, 1l99)。8前对目于该类菌肽的作用机理抗 已经提了出多个型模(asClt ee alt 199,;9Ho ffman et nal,1999; Ot vs oet a, l0020 ;Kargl ot ael,2 01;0Cu dci t ae, l2002;Cud icet la, 0203。 )1.4 含富甘氨的抗酸菌肽 类抗这菌相肽分对质子量 为08.3.0×104～在 各类昆，中均有虫现 发H(tre utea l ,1998)：双翅目 ( ipdteicrni、sa ttaicns和asrcootinsx、)鳞翅目( atatinsc、 膜) 翅 目( ymhnopetacenis) 、 翅鞘目 c(looetepircn i h、lotorici II和IIn，It neein IIIc、)半翅 目(hemiptreiinc。 )这类抗菌的共同
肽特点是级结构一富含中氨甘酸 有 ， 是些 序全 列中 富 含 甘 氨 酸 如 ，hmipeteicrn i 、coleptoercini有些；某是一构域结富中甘含酸，氨 d如ipetriics n sa、erotxion s、 attcain 等。部富分甘氨 含酸抗菌肽的在存-连接O的链侧糖化基修现象，饰 如来于源肉蝇(P .terrnoavea的di)petircns （Reiichhatr e atl 1,98)9。 tAtacni 最s先 惜从 古 比 蚕天(H aloyphoar ecrcoipa中分离得)到总共有 6 ，种相对，子分量质 过超2. 0104×4，种呈碱性，另 两种中性或微酸性 (为ulHmtrak te al 19,83。)随后从系一其列昆他虫，如 蓖麻蚕(aSiam cnyhti raciii)n、蚕(家Bmboxym or)i 、果(Dr蝇ospoila)、家蝇hM(scuad oestimca)中均有 发。现类这抗肽抗菌活性较低，菌只对分部革兰氏 性阴有抑菌制作(Cari用sso nteal, 1 91)9。作用其制 是通过破坏机细菌细膜胞的整完。有意性的是思刺，舌 蝇G(oslisa mnroitsna)s 发现的 a中ttcani 了除革 对兰氏性阴细具有抗菌菌活性外还，有抗具虫的锥 性活(u et aHl ,0205)。 arSocotxisn 目前只 麻 蝇在中 有发 现 ， 分为 sacrtoxino I、II 、II I 种(3kaOad etal 19,48; ndoA teal, 19 78 ;Baba et a,l 1978，)其对相子分量质 为0.～ 34.01×04，其s中rcatoxio nII对分相质量子 3×10为，4 目是已前发现的最经大的虫昆菌抗肽。sraoctxin Io I在N-约端1 5个氨酸基处一个富含Pro的P结有域构，
-C端 2约5 个0氨基酸有处一富含个Gyl结构域的。 类抗该菌对肽革氏阳兰和阴性菌都性很有强的抗 活性菌Sar。ctoxoi nI的作机制是通过用坏破菌细 胞的膜细电势而导致细菌的死亡。arSotcoxniI 的A 二结构级为铰由链接的 2 个连-螺旋α，2个α -旋区螺 s对ractoxon IA的i性是活最重的(I要wi aeta l 1,993。) ipDteriincs 先 通最 过细菌 诱导 的 方 法从肉 蝇 ( horPimate raronva)血淋巴中e离得分到Dima(cq erta ,l198 )，随8在果后蝇褐、尾蝇、麻蝇家厩螫、蝇、 骚阿扰蚊埃、伊蚊及也有发中现Dip。etricn Ai 由8 个2氨酸基残组成基相对，子分量质为约 ×910，3一 级结包构括 N -端含富P o r的构域和 C-结 富含端G yl的结 域构。Ditpeirin Ac分子内含两有O-连接的个 链侧糖化基修，这饰种基化修饰对糖Dipetriic A的活 性n非常要，重除去基化糖修饰导会致其菌活抗的性 失(丧Bluetet a, l195)9
。2
虫抗菌昆肽的因调控基
为一种作式生模物，蝇的免疫果系统最几年 近究研较为的深。入果蝇于缺乏后由免疫天统，系 时同传背遗景为较楚清因，此被为认是究研昆先虫天免疫反 应优的模良。我型们将黑腹果以 (Dr蝇soophliam elaognaste)r为，对例昆抗虫肽菌的基 因调控程进行过要介绍。 简目前到止，为从已蝇果发现中7 诱个表达导 的抗肽菌家族Bulet (e tl,a 203)。 这些0菌抗既肽可用作于 革 氏 阳 性 兰 细菌
(dfenesni) 和革 氏兰阴 性 细菌 ( ipdetirci, dronocsni, attcais,n cceopinsr，) 可以作用也 于菌(真rdoosymic,mnethcniokwin) 。蝇果于由微生 的物感染，码抗编菌的肽因被基活并激在脂肪体组织中合成。 成合抗菌的进一肽分步泌到血巴淋中发 抗挥作菌。用经过生物诱微导果的体蝇内菌肽的浓抗 度够能达 到.50m ， M个浓这度远远于体高抗外菌 验实中杀绝灭大数多病菌原需抗所菌肽度浓。观察 发现果蝇，真菌被染感，编码后具有抗真 活性的抗菌菌肽的基因激活被，而有抗细菌具性 的活抗肽的基菌保因沉默。这持说果明可蝇能具区有分 细和菌真菌感染机制(的Lemairt et ea, 1l99)7过。 去几年，对中蝇果疫免统识系别原病的体机制的 究取研得重了要展，进 发了现To l 和lImd 两 个同的不信 号导传路，通并且利遗传学用分子和物学的方 生对这两法个通路进了详细的研究(Hu行lmark tetal , 003;2H ffmoann tea ,l2 00;3Le vtin it al,e2 00;
83
2
动物
学研
究
31卷
F
errndan etoal, 20 70。Ho)fmfanne ta l（023）0究 研明表果，蝇对微物的生识过别至程少涉及 到emselmeiws 因基产物的肽聚糖识别蛋（PGRP白s） 和 oiris 基s的产物因兰氏阴性革结合蛋菌白(GNPs) 等模B识式分别。 T子ol 和lI md信号通 路属于 R同le/FN-Bκ 信通路，号过通活化的R el蛋白进入 细核胞与 中Bκ因 结子，合而调节靶从因基表的。 达但是两有所者不同，Tol l信号通路要主通是一系过 列联反级激应具有抗真活菌性和部活抗分革兰 氏阳性菌细抗菌肽的编的码因。基菌真革兰或氏阳 细菌性感染可以活果激的蝇Tol l信号通 路相。，越 来越多的反据表明 证Im 信d号通路要参主与果蝇抗 抵兰氏阴革性菌和细部革兰氏分性细菌感阳染过的 (Lec程elc er tl,a 004; T2aji ne alt ,2005。由)有大量 的文献于对这两信号个通路进行了详细介的，而绍 且于关果天然免疫蝇应答研究进的展迅速，此在这因 里们我对这只两信个通路号主要的特点和活步激 进行大体骤的绍介。2 1.Tol l号通信路这 个号通信路要参与主昆对真菌虫和部革 兰分氏性细阳引菌起的染的感疫免应答，能调够抗 真节抗菌肽 d菌rsomyoinc m，tehcinkwon i的表。达T oll信号通 路的激依活于酶切赖式形胱氨酸的细结胞因 样蛋子白 （cstyni-keno cytoktniel-ke pritoen i） SaeptzleSpaet。zle为一 胞外种白，蛋果蝇 T是ll o 蛋的天然配体。白果蝇当受病到原菌感诱染导时胞，外模 识别分式 子GPPR-S A病与原体相分子结关合 ，进步一使促两成熟个的S aetzpl e蛋白成二聚体形结构 结合，果蝇到 Toll 白的蛋外结胞构域上从而，导 胞内结致构域的激。活化的活内胞构结域可以将丝 氨/苏氨酸蛋酸激白 酶eplel、M y88 和 DTube形 的成 聚三体
募集至胞受膜复体物合近附使并磷酸其化。活化 的 plle 引发 edorsla 抑蛋制 白ccaus t的磷酸及 化降解 ，转因录子do ras-lrelatde immnityu factr o(IDF， 属 于el 家族)于R是从cact us-DF 复合物中I释放来 出转进位细胞入， 核起 引rodsmocyin 等相抗应菌肽靶基 的表因。Tol达 信l通号路参除免与应疫答外，还参与昆虫的 发调控过育。 程.2 2mI信d通路 号这信号个通路主参要与昆对革虫兰氏性细 菌阴和部革分氏兰阳细性菌起引感的染的免疫应答，能 够调 节 抗革 兰 氏 性阴 细 菌 菌抗 肽c cerpois 、 dronsconidip、etrcin和iatactis的基n表因。在病原达
感菌染导下，诱外模式胞识分别PG子R-LC与P原体病相 关分子合结激活，Id受m体，活化的Id受m经体 过系列一号级联反应最终信激活 Relish蛋 (白 属 R于el家族) 。化活R的elsi蛋白h酶切成两被分部其，-端N部 分位进转入胞核细 ，与F-κN转B录因子互作用相 ，活激相关菌肽抗靶因基的达表目前。知参已此与条信号 路的通白蛋PGRP有-LCI、m、转化d长生子因 活激激 酶 (t arnfsominrg rowgh tafcor atcitavedtk nasi ， eAT1) 、 dKFDA 、 DDmIKK 、 eRlihs等。 参与信该号路的模通式别识分子除GPP-LCR，还外 有PGP-LER 和PRG-LF 等 (PaMilet le tla 2,00)8 P。GR-PLE与另一种参细胞内的号传信途径导最近。研究 发Im现d信号通路可以参还与果由蝇毒病引起的 免疫 应 ，答但 是 不 激 活 会抗 菌基 因 的 肽表达 ( oCts aet a,l 2009。
3)
望
展
虫作昆世为上界量数最的生大物种群，生活环 境差千别万。了为适应各自同的不活环境，生们它必然 进化大量出各种样各免的疫应因子。同时效 于昆虫缺由乏后免疫天统系，菌肽是昆虫主抗的要 免效疫因子。因此，庞应的昆虫世大界必中然存在着 以计难数抗的肽资菌源随着。究研逐的深步入，越 越来的多虫抗菌肽被发现。昆这抗些菌具有各自肽 同的不结、性构质活性和使，分得类得越变越来复 杂和困。难最 几年，近果蝇和蚊子以为式模物，生于对昆虫天 免然疫的研究取得了巨的大进步对病。体原 别识、信转导、免号应疫答多个等方面认的都在逐 步识入。深来越多越的据显示，昆虫天证然疫免系 比统人预想们要复的杂的。多时，同由生于进化的物 保性，守虫天昆免疫系然统的中些分某子信号和通 路与脊动物(椎包括)，存在人定一相的性似通。 对昆过虫然天疫系免的研统究可，以助帮我研们究和认识 为复更的人类杂疫免统系 近。些年来由，抗于生素的用滥，来越越多的致病 菌出耐药性，甚现至出现一些了级超耐药菌， 对人类这康带来了健大的威巨。胁找和开寻发型抗 新生物微物药已经为医成学亟界解决的难题待昆虫 抗
。
菌肽具有分量子、热小稳性定强水、性好溶、无 免疫性、原碱性、强抗菌广谱等特。它点仅不细对 菌和菌真广谱杀有灭用，作且而病对、原毒虫及 癌胞细也杀伤有用。与作统抗生素传相比其，作机用
1
期王
义鹏：昆虫等抗菌肽构、结质和基性调控
因33
制独特，易引起不微生物耐药性的，绝大多不数损害 或破坏等动物的正高常细胞昆虫。抗菌肽具有 参所考献文
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3
动 物 4学
研
究3
1卷
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O
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动
物
学
研
究
2
00，1 eb. F3(1)：12 734−
C
N3510-40Q
/
ISNS02 4-5855
3Zoooglica Relesrca
DhO：I1.37042/P.J.S111.2040.10027
1
昆抗虫肽菌构、性质结和基因调
控王义鹏12,赖 ，仞,1
*100409)(1. 中科学院国明昆动研究物 动物模所与人型类疾病理机重实点室，云验南 明昆6 520322. ；国中科学院研究生院北，
京摘：要虫昆菌抗是肽昆先虫天免系疫中统常重要非的一类效分子应。虫昆菌抗带肽正电，荷分子量小大多 数，少 于100个 氨基酸基残根据。构可结将以昆抗菌肽虫为一些不同分家族。的昆虫菌抗不肽的抗菌同谱表，明 它有不具的作同用制。以机果为模式生物研究表明，蝇虫抗昆肽的基因菌控调及涉到个信多号通路大及的信号分量子 。 键词关：昆虫抗菌肽先天免；疫分类；；结；性质；基因构控 中图调类分号：9Q6；Q616；Q587 文献6识标：码 文章编A：号205458-5-3(210)00-0012-087
nIsec AnttiimrcobailP eptdes: iStrcuture,s Poreprteisa ndG nee eguRaltio
nWNG YA-Pine1g,2L，A RIne1*
,1.( unKinmg nItitutes f oZoooly, ghetChi nes Acadeey of Smceinces, Knmuing 562032,C inh; a2. rGduatea nUiersviy to fte ChhneiesA caedy of mcienScse, Bijine 1g00490 C,hian)
bsAtratc :nIestcanti micorbal pepiidtse( MAsP)a rea imnproantt group of nsiceti naten immniuty ffectorse. nsecI AtMPs are ctioanci ndac onatinle s sthn a10 amino0 cad irseduies Ac.codrng io tsrtcutru,ei secn tMPA cas bendi ivddei no t limiatd enmbeur offa imile.s The dverie anstmiciorialb septrucm o infectsA Ms Pmay inicadt deffereit modesn f actiono R.seearc onhthe moel dogranis Dromopshla iinicade thta tisenct MAP gsene eguratiln oniolvve mulsitlp eisngalngipat hawysan d laargenu mbe or sifgnlinag olemclesu .Ky ewords: Isenctant imircobil pepaidte; sInanteim umniy;t lasCisifctain;oS rtcturues Pr;oeptrei; Genes rguletain
o
生物体随时随地都面临着微物生挑战，的它们 需发要展出一有效的套机以制御微抵生病原物体的 侵。袭脊椎动物靠先依免疫天系和统天性免疫后系统来 灭杀界外微生，物但脊无动椎缺物乏天后 免系疫统只，依靠先天能免疫统来系抵外界御微 物。抗菌生肽为作抵微生物入御的第侵道一防，担线负了 其重要的极功，能尤是没有后其天免系疫的统无脊 椎动物后天免疫系统和脆的低等弱脊动物，椎必须依 主要由靠菌肽抗组的成先天免系疫来统 御病抵微原生的感物。抗染肽菌据根其构主结可以 分要 3为大 ：类()1 α-旋抗菌肽；螺2) 环(抗型菌肽 ，包头括尾闭封的型环抗菌肽和头尾封闭，不但是 子分结构中存在二键的硫型环菌肽抗(3； )子分结构
收日稿期2009-：12-2；2受接日期：029-01-31 基2项金目国家自：科然学基重金项点目30830（02）1
*
中含大有特殊氨量酸基（脯氨酸、如甘氨酸的抗） 具菌肽 大部。抗菌肽相分对
分子质量于小1 .0×10， 4有水疏，性个分整带正子电它。们同时有具水性亲 和亲脂性成形的两亲性二级构结包括α-（旋螺β、折叠β发夹样β、折-叠，以α-及螺与旋β折叠的-混 结合） 。构有一还特些结构殊的抗肽菌( Liepep t ael, 199)。 昆虫9是世上界大的最生物群，种类繁多种， 几百万种，达个数量超体过 0118，约占个动整物数界 量 的09，而%分布广泛。昆且虫之以能所够残酷在 的化过进中获程得功成具有并此大如种的数群量和多 样性是由具有以下于几特个点：（）具有比1 多数大椎动脊物的生短命期；周2（）具极有强
的通讯
者（作Corerposdning athuro ，E-）aml:i [email protected]第 一者简作介：王鹏义，，男士博研究，主要生事两从、栖行爬和虫昆来活性源多肽和蛋白质功能研究的
28
动
物 学
研
究
31
卷
应适力能，够十能容分地适应易的环新并且能够境 几乎绝大多以数物和植物动为食（；3）具非有常强 大的疫系免统，够能效高抵御外地微生物界的侵 袭(B ulte e ta, l200)5。昆的虫免系疫统具以下特 有点（1：）不有具等高物那样高动专一度免疫的 体，系 乏B和缺淋T巴胞细，无 疫免蛋白球及补产体生 抗菌，作肽为疫体系免的关键组分中。昆虫抗肽主菌 要在昆虫的脂肪是（与体乳哺动物肝的功能脏 似）和血类胞细合成，中其在一它些组织也中少量会合 成，例再如组生织、表皮细胞等。合成的抗菌 肽后为前结构，体由号肽信和成肽（有熟些成在熟肽之前 者或之具后间有隔）肽组，成体内经在酶过切作 用成，熟被肽释并分泌到血淋放巴与脊（椎物动 的血液能功似）中，从类可而在昆虫体内的个部 各分挥作用(发Li ut ael, 0026)。（2）虫昆抗菌肽有具 子分量、热小稳定强、水溶性好、性免疫原无性 、碱强、性菌抗广等特点谱昆。虫菌肽抗仅不对细菌 和菌有广谱真灭杀用作而且对，病、原毒及癌细虫胞也 有伤作杀。其作用机制用特独，不害损或破坏高 等动的正物细常(胞ruCcini eat l, a9119)
。
1
虫抗昆菌肽类分、结构及质
性
虫抗昆肽菌自然界在分布中广泛来源众，。 据多初步统计，目人们已前 8 目对30 种昆虫多行进了 导免疫诱的研，究要集中主于鳞翅 目(Lpediptera)、 鞘翅目(Cooeoltpear) 双翅目(Di、tper)、 膜翅目a(ymHeoptnear)，还半有目翅(emiptemH)等、翅 目 ( sIoterpa)、 同翅 目 ( Hompoetm ) 及 蜓蜻目 (Odnaot)a总，发共了现2 00多种昆 虫菌抗肽。不 昆同虫中存的抗菌在质物所不同 (有Lambrety te la, 2010。)按照昆 虫抗菌肽构结和基氨酸组，成它分以为 几类下：1 .1 型双线亲α螺-旋抗肽 第 一菌 个 昆虫 抗 菌肽 是 天蚕肽 (eccoprisn)， 由 Bomane at（19l74)从过
经
细菌导的诱惜古天蚕 (H比ylaphoor ceaceroiap)蛹血淋中巴分得离到。 后， 此 有0 多个 6ecrcopin 类s物似从鳞翅(目eLpiopderta )和翅目双D(pietra)虫的血昆巴淋分中得离，到是 这数量多最的昆虫抗多肽菌 这类。昆抗菌肽虫 29～ 有2 个氨基酸残4基成，组 第在一或第二者氨基酸基残位置 都大具有氨色酸基，且残 -C末氨基端酸酰胺 。化少数 缺色乏氨酸残基 的ccerpino 类s物似对兰革
氏阳
性菌和母酵菌有更的抗菌强活。C-性末端氨基 酸酰化使整胺个多肽有具更的强离子化阳程，增 加度抗了效率菌B(ulete at,l1 99)，但是9并不，是所有已 发现经 ce的coprin 抗菌肽s具有以上点特 ，如来源 于白 纹 伊 蚊 Ae(dsea bopictus)l和 埃及 伊 蚊 (Aedesa eypgi)t的ce rocpnsi 在一第二位没有色氨、残酸，基 且并C- 端末基酸氨酰胺化(未uS nt el, a198;9 uSn t ae, l1999; oLwneebgreret al, 199)；9来于冈源比按 蚊亚Ano(helespgam ibea) c的croeinp 则只具有 s-C端末 胺酰化结构，无而色酸氨残基V(zioli etial, 2 000。)此 外还，一些与有c ceoprnis结 构相，似但 不是属 于cecropni 的s虫昆α 螺旋抗菌-肽c(ceorpn-iliekpepti ed )，来如于厩源螫蝇( Stoomysx clcatiars) n sto的moxny由，4 个2氨酸基成组是最长， c的creoin 样p 菌抗肽 (B ulaognre eta , l2002) ；来 源 于白 蚁Pse(dauacthontermess pniieg)r的spi ngieinr，由 25 个 氨基 酸成组L(maebtr ye tla,2 010)；来于源中海地果 (Ce蝇rarttis cipiattaa的 )craettooxin，s 2由 9氨基 个残基酸组成(Mrahici neta ,l1 959)与。大数多泌分到 淋巴中血的昆虫菌抗肽不同 sto，mxoy、n psiinegri、nc earotoxtin 并非s菌诱细导生产，它们 别在昆虫的分中 、血细肠胞和性副腺雌中成型组达。表 他其昆虫α-螺 旋菌抗肽主要来源多于一些 毒昆有虫的毒液 ，如毒肽蜂m(eilttn)i 由7 2氨个基组 酸成来，源于蜂的蜜毒液V(lsak ae al, 198t3；)来源 欧洲于大蜂黄(esVp acrbaro，由) 3 个1基酸组成的氨ca rrobln (Kiisrhankmaruie tla,1 97) 。 从 蚂 9 (蚁Pahcconydyas gleodli)i的 毒 液中 分 离 得到 pnoeiricns ，这抗菌肽类分为3 个家族亚， 包有 15含个成 ，员们与 它eccoprnis有 0%6右的左列相似 性，序也有含色氨酸，但是乏 C缺-端末基酸酰氨胺 化(riOvl eteal 20,0)1 昆。 虫α 螺-抗菌旋多对肽菌细的菌杀作要强用 真于；对革兰氏菌性阴菌细作的用要强于兰革阳氏性细 ，菌时在有同效菌浓杀度围内不具有范血活 溶性。此 ，外 uBle tet al 2（003） 研的究现发， ecrcponi s和cec opirn样抗 菌肽能可具影响有物和人类致植 丝病状菌(A真pesrgilusls p，pF sauirumsp )p以及酵生母长的作用 。有意的是思st，oomxn y了除有广谱的 具菌活性抗以，还具有外溶锥虫解的性(活Buloager nte al,200 2。构效)关研究系表，明括
包带电荷数、 螺度、分旋大小、子水疏矩和力水性疏等T（ssi otea , 200l0） 内在一的些数参能可影会响虫 昆-螺α抗旋
期1
义王等：昆鹏抗虫肽菌构结性、和基质调因
控2
9
菌肽的多抗菌活， 性。Stein ere tal （19 28 )首次 用 圆二 谱 (色D sCepcrostocp)的方y法 Hyalop对orh accropie n A二 级结构的行进了究研，其结表果，c明ecopinr A在水 溶液中 无规为曲卷结；构在而水的环境中疏转则变为相对 稳定的α 螺-旋构结用。共振磁N(R)方M对 c法crepoi An的结 构进步研究一发， 现cercponiA 有 具一长个的 -N端、末碱、性两性亲的α -螺旋(~25 位1 残基和)个一短、疏水的 C-的末 α端-旋螺(24~37位 残)基这两段 α-，旋由螺一 Gl个-yPro 链铰连接区。 .1 2有具硫二键的环或状末开放端的菌抗肽 多抗很肽菌有含个半多胱酸氨形成分的子内 二键，它们常硫常溶液中在形 成-折叠β级结构二。由 于硫键二数的不量和同对方式的配差，异这些抗菌 肽可形以成下一些二级如结：构 3 带-折叠β如， 大多脊椎数物动御防素(dfenesin)β；-夹结发，构如来源 于节动肢的 t物hnatia、nanrdotocin、gnomesi、n atcyphlsien 和，来于源栖类两动的 bre物vnini s 、esucelntisn；α-螺旋 和β -叠的折混合结，构 如脊椎 动无物防素御植物，防御和素物动御素。 1.2.1 防具一对二硫键有昆虫发的样夹β-叠折抗菌 肽到目前止只为现一发种该昆类虫菌肽抗—来源 —于 翅 目半 昆虫 刺 蝽肩(P doissuma uclveintir) 的st ahntain (Felhaum bteal, 919)。Th6naatin含21有个氨 基酸基，残其包中括个半两胱酸氨基，与两栖类 残来源的b reivnis 抗菌n家族肽具 40%有 的同性源 。Tahatnin具广有谱的菌抗性活，在Mμ度就可以浓 制抑革兰氏阳性细、菌革氏阴性兰菌、丝细真菌状和酵母的 生，长且具有不血溶活性。Pagès e tla 20(03)研 究 明，表t hnatan i对从临 床 分 离 多 重 耐的 药菌 En troeacbte raroegnes和elKesiplla enepumoian样 具有同抗菌用， 作时同明表hatatnni抗的活菌与革兰 性阴性氏细细菌壁上胞的脂多 (糖PS) L关 (Pa有gès teal ,2003)。趣的是，人工有成合的D由型-基氨酸构成 的t anhtan 对所有i的兰氏革性阴细和部菌革兰分氏阳 性菌细没活性，但是有然仍具有真对菌活性的 (eFhlaub em alt ,196)9 。这表明hatatnn对不同i的微生 采物取不同的作机用，制包与括细菌用靶点的作 体立异特相互作性用。进一构步关系效究 研Feh（bluam e tal，991；6 Le et ael2，02；0Tagchuie tal， 020）0表明： (1 去除)C-末Met端基的残tanatih 失n去抗革兰氏阴性细菌的活性而去，C除-末端个两 基氨残基酸than的tan则完全丧失i活性；2) (去N除
末端5个-氨基残酸基的tahatnn仍i然有具对分部革兰 氏阴性细的抗菌菌活性，
而进一步去除N末-2端个氨基酸 基则会导残致htanait活性大大降低n；() 去3除 C- 环状端构结部的氨基内酸基会增残加t hanaitn对革 氏阳性兰的抗菌活菌，性而环状在构结部内插入一 个lAa残基会则导th致anatni所有对细菌的菌 抗性活下降； 4()C -两端个反平向的β行-叠折之间的 键的存在氢对thaatnni活性的必需是的 。hanaTin 由一个t度柔高性 N的-区域和端一 个C-端阳子环离 CRNTRGC（K命名为昆环，虫似类 两栖于类菌抗肽的R ana ）盒成。磁构振实共验结 表果明，htaanit n的C -端两个为反平行的向β 折叠 结-构由一，对子内二分硫连键接固定形成环状结 的。构状环构末端结伸延出个一柔性 的- N尾端 巴(agucThiet a l, 2000 ;Madnard t ae,l199 )。 8haTnaint 一是优个的良新抗菌型药物模药板 因为，其有具以下点： (优) 1对真核物生胞细无性毒 (；2)抗菌 活性， 尤其强对是许临床耐药多菌活性；有(3 )作机用多样，制 不同微对物有不生同用方作； (4) 式分子小，方构效便系研关。究1.2 .2 虫防昆素 御先首双翅目昆虫从褐麻尾 蝇S(acoprhaagpe egrirn)e和蝇(Phor肉im tearraonav)e 体内发现然后，其他昆中虫陆也发续有现防素存 在御Ma(tsuyam et aal,1 98; 8Lmbertaet a ,l 981)。到目 前为止，9双从目、翅翅目鳞鞘、目翅膜、翅目蜻 和目昆蜓虫中共现发过6超种0御素防然。而让人， 费的是解，缘关亲系的近昆虫来源防的素之御间序 列差的反异比而缘关亲远系的昆虫源的防来御素 之间序的列异大，差比如蜓蜻防的素的御基氨序酸 与软体动物和列蝎子的防御素加接近更，同性源过超7 % ，5而 与 双 目 昆 虫翅 防的御 的素 同 源 性仅 为 3%5(uBetlet al, 991)。9昆 虫御防分子素量，一般小含有 344～6个 氨基酸 基，带残正荷，含电有3～4 对分内二子硫。键 也一些有昆虫来的源防御素由于则 C- N-和末端 延的，引伸起基氨序列酸的增加，如从螫厩蝇( Somtxyo cascltrans)i中中肠发现防御的素具有就 N末端 延伸结 构(L haeene ta , 1l99) 7；而 从 熊 蜂(Bobms upascuruom和)蜂蜂王蜜中浆发现防御的 则素具 C-有端末伸结延(F构uijawraet a,l 991)0 此 外， 最。从刺近舌蝇Glos(ins marsotinas中)现发一个了只 有 3含 3个氨酸基基的防御素(B残ulaoner etg l,a 202)0。昆虫 cec与rpoisn 一般存在 C-端末胺酰化不
30
物 动学
研
究
13卷
， 同 至 目前 ， 截 只发现两 种 昆 防御虫素 （ 蜜蜂 r yaliosi 和大黄蜂n御素防） 有 具C-端酰胺末结化。构根据抗 活菌不同，昆虫性御防可以分为素真抗菌 防素和御抗菌细御素。防截至前，目已经现发 大量的细抗防菌御；素 而真菌防御素抗发只了 5现 ：种dro osycmni来 源 于果 蝇 Dros(poihial emalngoatesr)(Ynaget a,l 2060)
；heloiicmni来源 于鳞 翅 昆目虫 (eliHohti vsriscene)(sLmbeatyr teal, 201)；0ter imicn来 于白源蚁Pseu(daanchttheomer ssipngie)(Lrmaerty be tal, 2001；ga)lerliymcin 来源 于蜡白 (虫Gallria emlelneola) l虫幼(S cuhhanmn e tla,2 030 ；) loA31来 源于 长臂 天 牛 (cAorinus clnoimangus( B)abrautlet a ,l 0023。)昆虫抗 细菌防御素对革兰阳氏性细（包菌括一些 类病原人）杀菌活性菌常非强其，最抑菌浓度小(MIC 值)般一低于 μolmL 水平/。 革兰氏而阴细菌、性酵母 丝和状菌对真些防这御的素敏感性相对低。偏 虫昆细抗菌御素防的菌作杀十分用迅速，大数在 多不到1 m n i的间时就内以杀可细菌。灭此，外虫昆抗细 菌御素在防浓度达高数 μmol/L百时 ，无溶 仍血活。然性，而虫昆细抗防菌御素的性与离子活 度有关，强在离低强度条子下抗件菌活性，随强着 离子度强升的，抗菌活高迅速性降。昆低虫抗菌防细御 素作的机制复杂， 黑花蝇用(Pho属mia)防御素能 破坏藤r黄球细胞菌的通膜透性屏，导致障菌细胞细 质钾离内流失、内子膜部去极化、分细胞质 TP 水A平下和细胞降呼受到吸制，抑最导致终菌细细胞的 死亡(Cocaicinh cte a, 1l99)。3相对 抗于细菌防御素，rodsoycminh、leimicin o 和etrmciin 是格的严抗真菌多，肽它们通过制抑 孢萌子或发丝菌孔的方穿来影响式种真多菌生的。 Ter长mcii 也n有抗具分部革兰阳氏性细菌的性。活H liomecii n生在理离子强度盐件下，保条持其抗菌活性； dr而soomcyin在 样这的透渗压条件抗菌活 下性著降低显这，表明 heliomiicn与 他其昆虫御素 防具有不同作的方用式 。uleBte ta（l2030） The和ivsens e tal（020)用 1H-NMR4方法对 几种昆防虫御素三维结构的研 的 究 结 显果示 ， 黑 花蝇 属 (Porhiam )和 蝇麻属 ( arcSopaga)h抗细防御菌以素白蚁及抗菌真防素 t御rmieicn具有 个 α-一螺旋构结域两和反向个行平 α-的片结构域层，对两分内二硫子键在者之间起到两 定稳的作用 (βα)β 。真抗防御素 菌eliohiminc和
dorsmyoic 分n子多内一个出的 N-短末β端-片层构结 (域αβββ来源于)臂天长的牛抗真菌防御 素lo1A3 具有典型 和一唯的股β三片层结构-(βββ) 1.3 。含脯富酸氨的菌抗肽这类抗 菌为肽线分子，由性 14～39个氨 基 残酸组成基。根据子分小大分为两个亚可族短链亚：族（ 于小2 0氨基个残酸）基长链亚和（族于大2 个氨0酸残基基。）前这目类抗肽菌已蜜蜂在胡蜂和 (abaecins ，aidaecins) p 蚂 蚁、(fo rmaceisn)、 果 蝇(drsooicsn， metcnikhwins) o粉纹夜、蛾( ebocilns)和 红 (pyrrho椿coiricn，mtalenkiwios)n发中。现 这类菌肽中抗 rP o残的含量非基常高（超过 基酸总氨含的 量25），同时%Pro ，基常常残碱与 性氨基残基酸L(ys，
Arg H和si)接形连二成体联者或 联三体(KP, R,P RPP, HP)P序基。 类基序既这可有能 均匀分布于的整多个肽列中序也，有能可集中布分于部 分列序。 有意中思是的， 部该分抗类菌的肽T rh S和e 残基上r在 存-连接O的链侧基化修饰糖 。目 前已从蝇、始果椿红Py(rrocorih aptersus)、家和蚕牛头蚁( Mrmeyci auglsa)o发现中有这种糖具基化饰 修现象的菌肽存抗在。于对这种糖化基修的作用，饰现 在认识的存在还盾。矛roDocsn i for和amceni的 链单糖侧和糖双饰修够提能其高外抗菌活性体并稳 其定象构Bu(elt teal ,19 69; aurK teal 200,)， 7而 化学合成的含糖基化修不的 pyr饰horcoirinc却比天 然的 O-接的连基糖化饰的 修prryohociricn 菌活抗性 强H(offman en alt,1 99)。此外，延9长l bocins 糖基e 修化饰糖的的长链度会低降其菌抗性活 H(raa e tla ,1995)。短链亚 的富含族氨酸的抗菌脯对肽肠杆菌科 革兰氏的性菌具阴高度有的选择，而性对多数大 兰革氏性细菌无活阳。性趣的有，是属于长链族亚 a的bacein和lesbocin对s革兰阴性细氏菌和阳性细菌 有活性均而，emctnikohiwn特性异的丝对状菌有真 活性。Leb ocnsi的菌活性存在非抗常的强盐依性， 赖 至甚 在生理 盐浓 度 下 其 ，活性 也 会显 著降 低。L becios和ncerocinp在协同作用存，当将者两合时混 大大提会其高抗活性菌(Bult et al, 1e99)9。 用磁 共 振NM()R和 圆 二色 谱(CD 的)方 法 dr对oocsni及其未 糖化基类似的物进行构象析，分结 表明，该果类似在物水液中均溶为无卷规曲的结构 加入三氟代乙醇的。度至 5浓0% (/vv)，rodosic 部分n表出有序的现构(McMa象un st ea, 199l9)。
1
期
义鹏王等：昆虫抗菌肽结、构质和基性调控
因
31
对链亚短族的富含氨酸脯的抗肽菌的构关 效系进行研发究现该，菌抗肽有许多有具的趣物学生性质 。与 -α旋螺昆抗虫菌和具有肽硫二的键昆抗虫 肽菌不同短，亚族链的富含脯酸氨的抗肽菌杀菌作用慢， 一需般要数时。 小外，此 paiaedicsn 、rodscios 和n yrrphcooicins r所的有的D-型 映对构异均无抗体菌活性。 说这明些抗菌肽的抗菌机制这立与选体 择性关，有而并常见非在细的菌细膜上胞造成孔 洞Or(neet a, 1l99)。8前对目于该类菌肽的作用机理抗 已经提了出多个型模(asClt ee alt 199,;9Ho ffman et nal,1999; Ot vs oet a, l0020 ;Kargl ot ael,2 01;0Cu dci t ae, l2002;Cud icet la, 0203。 )1.4 含富甘氨的抗酸菌肽 类抗这菌相肽分对质子量 为08.3.0×104～在 各类昆，中均有虫现 发H(tre utea l ,1998)：双翅目 ( ipdteicrni、sa ttaicns和asrcootinsx、)鳞翅目( atatinsc、 膜) 翅 目( ymhnopetacenis) 、 翅鞘目 c(looetepircn i h、lotorici II和IIn，It neein IIIc、)半翅 目(hemiptreiinc。 )这类抗菌的共同
肽特点是级结构一富含中氨甘酸 有 ， 是些 序全 列中 富 含 甘 氨 酸 如 ，hmipeteicrn i 、coleptoercini有些；某是一构域结富中甘含酸，氨 d如ipetriics n sa、erotxion s、 attcain 等。部富分甘氨 含酸抗菌肽的在存-连接O的链侧糖化基修现象，饰 如来于源肉蝇(P .terrnoavea的di)petircns （Reiichhatr e atl 1,98)9。 tAtacni 最s先 惜从 古 比 蚕天(H aloyphoar ecrcoipa中分离得)到总共有 6 ，种相对，子分量质 过超2. 0104×4，种呈碱性，另 两种中性或微酸性 (为ulHmtrak te al 19,83。)随后从系一其列昆他虫，如 蓖麻蚕(aSiam cnyhti raciii)n、蚕(家Bmboxym or)i 、果(Dr蝇ospoila)、家蝇hM(scuad oestimca)中均有 发。现类这抗肽抗菌活性较低，菌只对分部革兰氏 性阴有抑菌制作(Cari用sso nteal, 1 91)9。作用其制 是通过破坏机细菌细膜胞的整完。有意性的是思刺，舌 蝇G(oslisa mnroitsna)s 发现的 a中ttcani 了除革 对兰氏性阴细具有抗菌菌活性外还，有抗具虫的锥 性活(u et aHl ,0205)。 arSocotxisn 目前只 麻 蝇在中 有发 现 ， 分为 sacrtoxino I、II 、II I 种(3kaOad etal 19,48; ndoA teal, 19 78 ;Baba et a,l 1978，)其对相子分量质 为0.～ 34.01×04，其s中rcatoxio nII对分相质量子 3×10为，4 目是已前发现的最经大的虫昆菌抗肽。sraoctxin Io I在N-约端1 5个氨酸基处一个富含Pro的P结有域构，
-C端 2约5 个0氨基酸有处一富含个Gyl结构域的。 类抗该菌对肽革氏阳兰和阴性菌都性很有强的抗 活性菌Sar。ctoxoi nI的作机制是通过用坏破菌细 胞的膜细电势而导致细菌的死亡。arSotcoxniI 的A 二结构级为铰由链接的 2 个连-螺旋α，2个α -旋区螺 s对ractoxon IA的i性是活最重的(I要wi aeta l 1,993。) ipDteriincs 先 通最 过细菌 诱导 的 方 法从肉 蝇 ( horPimate raronva)血淋巴中e离得分到Dima(cq erta ,l198 )，随8在果后蝇褐、尾蝇、麻蝇家厩螫、蝇、 骚阿扰蚊埃、伊蚊及也有发中现Dip。etricn Ai 由8 个2氨酸基残组成基相对，子分量质为约 ×910，3一 级结包构括 N -端含富P o r的构域和 C-结 富含端G yl的结 域构。Ditpeirin Ac分子内含两有O-连接的个 链侧糖化基修，这饰种基化修饰对糖Dipetriic A的活 性n非常要，重除去基化糖修饰导会致其菌活抗的性 失(丧Bluetet a, l195)9
。2
虫抗菌昆肽的因调控基
为一种作式生模物，蝇的免疫果系统最几年 近究研较为的深。入果蝇于缺乏后由免疫天统，系 时同传背遗景为较楚清因，此被为认是究研昆先虫天免疫反 应优的模良。我型们将黑腹果以 (Dr蝇soophliam elaognaste)r为，对例昆抗虫肽菌的基 因调控程进行过要介绍。 简目前到止，为从已蝇果发现中7 诱个表达导 的抗肽菌家族Bulet (e tl,a 203)。 这些0菌抗既肽可用作于 革 氏 阳 性 兰 细菌
(dfenesni) 和革 氏兰阴 性 细菌 ( ipdetirci, dronocsni, attcais,n cceopinsr，) 可以作用也 于菌(真rdoosymic,mnethcniokwin) 。蝇果于由微生 的物感染，码抗编菌的肽因被基活并激在脂肪体组织中合成。 成合抗菌的进一肽分步泌到血巴淋中发 抗挥作菌。用经过生物诱微导果的体蝇内菌肽的浓抗 度够能达 到.50m ， M个浓这度远远于体高抗外菌 验实中杀绝灭大数多病菌原需抗所菌肽度浓。观察 发现果蝇，真菌被染感，编码后具有抗真 活性的抗菌菌肽的基因激活被，而有抗细菌具性 的活抗肽的基菌保因沉默。这持说果明可蝇能具区有分 细和菌真菌感染机制(的Lemairt et ea, 1l99)7过。 去几年，对中蝇果疫免统识系别原病的体机制的 究取研得重了要展，进 发了现To l 和lImd 两 个同的不信 号导传路，通并且利遗传学用分子和物学的方 生对这两法个通路进了详细的研究(Hu行lmark tetal , 003;2H ffmoann tea ,l2 00;3Le vtin it al,e2 00;
83
2
动物
学研
究
31卷
F
errndan etoal, 20 70。Ho)fmfanne ta l（023）0究 研明表果，蝇对微物的生识过别至程少涉及 到emselmeiws 因基产物的肽聚糖识别蛋（PGRP白s） 和 oiris 基s的产物因兰氏阴性革结合蛋菌白(GNPs) 等模B识式分别。 T子ol 和lI md信号通 路属于 R同le/FN-Bκ 信通路，号过通活化的R el蛋白进入 细核胞与 中Bκ因 结子，合而调节靶从因基表的。 达但是两有所者不同，Tol l信号通路要主通是一系过 列联反级激应具有抗真活菌性和部活抗分革兰 氏阳性菌细抗菌肽的编的码因。基菌真革兰或氏阳 细菌性感染可以活果激的蝇Tol l信号通 路相。，越 来越多的反据表明 证Im 信d号通路要参主与果蝇抗 抵兰氏阴革性菌和细部革兰氏分性细菌感阳染过的 (Lec程elc er tl,a 004; T2aji ne alt ,2005。由)有大量 的文献于对这两信号个通路进行了详细介的，而绍 且于关果天然免疫蝇应答研究进的展迅速，此在这因 里们我对这只两信个通路号主要的特点和活步激 进行大体骤的绍介。2 1.Tol l号通信路这 个号通信路要参与主昆对真菌虫和部革 兰分氏性细阳引菌起的染的感疫免应答，能调够抗 真节抗菌肽 d菌rsomyoinc m，tehcinkwon i的表。达T oll信号通 路的激依活于酶切赖式形胱氨酸的细结胞因 样蛋子白 （cstyni-keno cytoktniel-ke pritoen i） SaeptzleSpaet。zle为一 胞外种白，蛋果蝇 T是ll o 蛋的天然配体。白果蝇当受病到原菌感诱染导时胞，外模 识别分式 子GPPR-S A病与原体相分子结关合 ，进步一使促两成熟个的S aetzpl e蛋白成二聚体形结构 结合，果蝇到 Toll 白的蛋外结胞构域上从而，导 胞内结致构域的激。活化的活内胞构结域可以将丝 氨/苏氨酸蛋酸激白 酶eplel、M y88 和 DTube形 的成 聚三体
募集至胞受膜复体物合近附使并磷酸其化。活化 的 plle 引发 edorsla 抑蛋制 白ccaus t的磷酸及 化降解 ，转因录子do ras-lrelatde immnityu factr o(IDF， 属 于el 家族)于R是从cact us-DF 复合物中I释放来 出转进位细胞入， 核起 引rodsmocyin 等相抗应菌肽靶基 的表因。Tol达 信l通号路参除免与应疫答外，还参与昆虫的 发调控过育。 程.2 2mI信d通路 号这信号个通路主参要与昆对革虫兰氏性细 菌阴和部革分氏兰阳细性菌起引感的染的免疫应答，能 够调 节 抗革 兰 氏 性阴 细 菌 菌抗 肽c cerpois 、 dronsconidip、etrcin和iatactis的基n表因。在病原达
感菌染导下，诱外模式胞识分别PG子R-LC与P原体病相 关分子合结激活，Id受m体，活化的Id受m经体 过系列一号级联反应最终信激活 Relish蛋 (白 属 R于el家族) 。化活R的elsi蛋白h酶切成两被分部其，-端N部 分位进转入胞核细 ，与F-κN转B录因子互作用相 ，活激相关菌肽抗靶因基的达表目前。知参已此与条信号 路的通白蛋PGRP有-LCI、m、转化d长生子因 活激激 酶 (t arnfsominrg rowgh tafcor atcitavedtk nasi ， eAT1) 、 dKFDA 、 DDmIKK 、 eRlihs等。 参与信该号路的模通式别识分子除GPP-LCR，还外 有PGP-LER 和PRG-LF 等 (PaMilet le tla 2,00)8 P。GR-PLE与另一种参细胞内的号传信途径导最近。研究 发Im现d信号通路可以参还与果由蝇毒病引起的 免疫 应 ，答但 是 不 激 活 会抗 菌基 因 的 肽表达 ( oCts aet a,l 2009。
3)
望
展
虫作昆世为上界量数最的生大物种群，生活环 境差千别万。了为适应各自同的不活环境，生们它必然 进化大量出各种样各免的疫应因子。同时效 于昆虫缺由乏后免疫天统系，菌肽是昆虫主抗的要 免效疫因子。因此，庞应的昆虫世大界必中然存在着 以计难数抗的肽资菌源随着。究研逐的深步入，越 越来的多虫抗菌肽被发现。昆这抗些菌具有各自肽 同的不结、性构质活性和使，分得类得越变越来复 杂和困。难最 几年，近果蝇和蚊子以为式模物，生于对昆虫天 免然疫的研究取得了巨的大进步对病。体原 别识、信转导、免号应疫答多个等方面认的都在逐 步识入。深来越多越的据显示，昆虫天证然疫免系 比统人预想们要复的杂的。多时，同由生于进化的物 保性，守虫天昆免疫系然统的中些分某子信号和通 路与脊动物(椎包括)，存在人定一相的性似通。 对昆过虫然天疫系免的研统究可，以助帮我研们究和认识 为复更的人类杂疫免统系 近。些年来由，抗于生素的用滥，来越越多的致病 菌出耐药性，甚现至出现一些了级超耐药菌， 对人类这康带来了健大的威巨。胁找和开寻发型抗 新生物微物药已经为医成学亟界解决的难题待昆虫 抗
。
菌肽具有分量子、热小稳性定强水、性好溶、无 免疫性、原碱性、强抗菌广谱等特。它点仅不细对 菌和菌真广谱杀有灭用，作且而病对、原毒虫及 癌胞细也杀伤有用。与作统抗生素传相比其，作机用
1
期王
义鹏：昆虫等抗菌肽构、结质和基性调控
因33
制独特，易引起不微生物耐药性的，绝大多不数损害 或破坏等动物的正高常细胞昆虫。抗菌肽具有 参所考献文
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以上点及优富的资源丰含量其使成为发开型新 微生物抗药物优的模秀。板
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3
动 物 4学
研
究3
1卷
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