微生物对抗菌肽耐受的诱导及耐受机理初步研究

抗菌肽是一类具有强大杀菌能力的肽类分子，同时还具有离子调节、免疫调节、蛋白酶抑制剂和自由基清除等其他生物活性。现已鉴定的抗菌肽超过1,200 种，几乎存在于所有生物种类中。在抗生素耐受严重的今天，抗菌肽极有潜力成为新型的有效抗菌药物，许多抗菌肽已进入临床前研究或临床研究。在本论文中，我们选择了无指盘臭蛙（Odorrana grahami）来源的三种抗菌肽（Brevinin 2E-OG1、Nigrocin-OG4 和Palustrin-OG1），单独或组合使用，以藤黄微球菌（Micrococcus luteus）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和白假丝酵母菌（Candida albicans）为研究对象，进行微生物对抗菌肽耐受性的实验诱导；并通过检测胞外蛋白酶活性、蛋白质组学等方法对微生物耐受抗菌肽机制进行初步的研究。将微生物培养于含有低浓度抗菌肽（单独使用或组合使用）培养基中，每日转接一次，每十次酌情提高抗菌肽浓度。80 次转接后，除藤黄微球菌未对 Palustrin-OG1 产生耐受外，其余所有的实验菌株均表现出对所用三种抗菌肽的耐受。但是Palustrin-OG1 与Brevinin 2E-OG1 或Nigrocin-OG4 联合使用能在一定程度上降低耐受性。将诱导后细菌于不含抗菌肽条件下培养，转接5 次后，对耐受现象无影响，说明这种耐受是可以稳定遗传的。抗菌肽耐受机制之一是分泌蛋白酶水解胞外抗菌肽，我们通过两种方式检测胞外蛋白酶活性，一种是检测发酵液的酪蛋白水解活性，另一种是检测发酵液处理抗菌肽后对抗菌活性的影响。结果发现枯草芽孢杆菌和藤黄微球菌发酵液存在着蛋白酶活性，推测胞外蛋白酶可能与二者对抗菌肽的耐受有关；而白假丝酵母菌发酵液中未检测到蛋白酶活性。另外，我们还通过蛋白质组学的手段对枯草芽孢杆菌耐受机制进行了初步的研究，鉴定了5 个差异表达的蛋白，表达上调的蛋白有yraA（功能未知）、Tpx （巯基过氧化物酶，Thiol peroxidase）、pdhD（二氢硫辛酰胺脱氢酶，dihydrolipoamide dehydrogenase），表达下调的有cotN/TasA（芽孢膜相关蛋白，spore coat-associated protein）和gapA（三磷酸甘油醛脱氢酶，Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase 1 ，GAPDH）。yraA 和Tpx 都由Spx 调控，yraA 可以水解小肽增加自由氨基酸，而自由氨基酸增多时gapA、tasA 表达水平会下降，Spx 是由sigma-M 因子调控的，所以我们推测sigma-M 因子在B. subtiis 对抗菌肽耐受中起到了重要的作用。总之，本研究发现抗菌肽的联合作用会减缓微生物对其耐受的程度，为抗菌肽类药物研发提供了一种新思路；同时对抗菌肽耐受机制的初步研究也为今后的深入研究打下了基础。另外，我们还设计了一种新型的抗菌肽系统命名方法，并构建了昆明动物研究所抗菌肽数据库。