蚯蚓抗菌肽的作用机理

抗菌肽具有的广谱抗菌作用与它自身的结构特点密不可分，虽然抗菌肽的种类很多，但分类相近的抗菌肽一般都具有相对保守的二级结构。以蚯蚓的cecropin类抗菌肽而言，其氨基酸组成通常为31-39个，分子中含半胱氨酸，即没有分子内二硫键，其N端为含有色氨酸、赖氨酸和精氨酸等碱性氨基酸的区域，C端为含甘氨酸或脯氨酸残基的疏水区，中间连接部分为甘氨酸和脯氨酸，末端大多酰胺化。其一级结构相对保守，尤其是在许多特定位置，有些位置尽管残基不一样，但仍是保守替换。蛋白质的一级结构决定了其高级结构进而决定了其生物学功能，cecropin一级结构的保守体现在空间的构象上即为所有的cecropin在空间构象上均有相似的结构，通过理论推测、圆二色性分析、核磁共振光谱（NMR）以及细胞膜模型分析等方法，表明cecropins的N端一半可以形成一个结构很完美的两亲性α螺旋，即螺旋分子的一边是带正电荷的由亲水氨基酸组成的亲水区，而对称的另一边为疏水区，C端一半为疏水尾。cecropins具有的这些结构特点是其破膜杀菌活性的基础。而且这种两亲螺旋的结构在其它抗菌肽如defensin 、melittin、 magainin等中很常见，但其位置有所不同， magainin 分子中两系α螺旋处于整个肽段，而在melittin中位于肽链的C 端。抗菌肽分子结构中所共有的结构特点提示其可能有共同的抗菌机理，虽然具体到单个抗菌肽上会各有其特点。

抗菌肽的抗菌作用是在细菌的胞膜上造成某种破坏或形成了孔道而使细胞内容物泄漏、电化学势丧失。为证实这一点，人们以脂质体为模型研究其与抗菌肽的相互作用，结果显示，抗菌肽裂解脂膜的能力与它和膜的亲合力相关，若膜带负电荷，抗菌肽就结合到细胞膜上，这种吸附作用是非特异的，是一种静电吸附，试验表明，减少质膜的负电荷则降低了抗菌肽对脂质体的敏感度，由此可推测抗菌肽通过N端两亲α螺旋带正电荷的一侧与细菌表面的负电荷发生静电作用而吸附，这是其裂解细胞的第一步。至于确切的裂解细菌的机理还没有一个最终的结论，普遍的看法是抗菌肽通过静电吸附到质膜后，其C端疏水区首先插入膜中，而两亲性的α螺旋置留于膜界面。此步的关键在于N端的两亲a螺旋与强疏水C端之间的铰链结构具备柔性伸展特点，如cecropin中含脯氨酸的中间连接部分，若为刚性连接则不能完成。有人认为至此即可造成膜的脂质双层有序结构的破坏，使膜崩溃，更多的人倾向于抗菌肽N端的两亲α螺旋随后也插入质膜，由于其亲水、疏水两亲性，通过膜内分子间的相互位移，使抗菌肽分子相互聚集在一起形成离子通道，细菌的胞壁cecropin疏因而不能保持正常的渗透压而死亡。