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黑水虻的體內的抗菌肽可以抵禦各種病原菌

黑水虻是近幾年昆蟲資源研究領域的熱點,目前其應用研究主要集中在飼料添加劑和有機垃圾處理等方面。近年來研究發現,黑水虻幼蟲自身免疫系統產生的抗菌肽對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌以及真菌都具有廣譜抗菌活性,有著廣泛的應用前景。本文主要綜述了黑水虻抗菌肽的結構特徵、抑菌活性、作用機制、生產制備和應用實踐,為黑水虻高附加值產品的開發和產業化提供理論依據和數據支持。

抗菌蛋白又稱爲抗菌肽(AMPs),是一類具有抗微生物活性的小分子短肽蛋白質,其廣泛存在於細菌、植物、脊椎和無脊椎動物中,是一道天然的防禦系統,當生物體受到病原菌的侵害時,首先產生的防禦機制便是抗菌蛋白。抗菌蛋白可作用範圍,包括革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、黴菌、原蟲、寄生蟲及含有外套膜的病毒。並有少數可毒殺腫瘤細胞。抗菌蛋白主要是通過與帶負電的微生物細胞膜直接作用,改變其通透性,造成膜的物理性損傷,導致細胞內容物外滲而死亡。

抗菌肽(AMPs)是昆蟲在受到微生物感染或意外傷害時,由脂肪體內合成並釋放到血淋巴中的一類小分子活性多肽,在體液免疫防禦中發揮了重要作用。AMPs 具有強鹼性、熱穩定性和廣譜抗菌活性,並對真菌、病毒、寄生蟲及癌細胞也具有一定的殺滅作用。由於 AMPs 具有廣泛的生物學活性,尤其是對某些耐藥性病原菌也有一定的殺滅作用,因此被認為是理想的抗生素替代物,在畜牧業、食品醫藥和化妝品等領域都具有巨大應用價值和市場潛力。

作用機制
AMPs 作用機制是非常復雜的,可以通過多種機制殺死細菌,包括膜破壞,乾擾細菌代謝以及靶向細胞質成分。關於 AMPs 作用機制主要有離子通道學說、抑制細胞呼吸學說、抑制細菌細胞壁的形成學說、胞內損傷假說等幾種觀點來解釋。不同AMPs 的作用機制可能不一致,尚有待進一步研究

富含脯氨酸的抗菌肽與其他類型的抗菌肽不同,主要是抗 G-。其作用方式不涉及膜的溶解,而是通過進入易感細胞在細胞內部產生功效。通過定位於細胞內相應位點阻礙或抑制細胞組分的合成,從而對細胞造成殺傷作用。AMPs 在細胞內部的靶點主要是 70 kDa 熱休克蛋白 DnaK。它們還可以通過與核酸結合而乾擾 DNA RNA 的合成,這一特性使它們成為一種新型潛在的細胞穿透肽。

黑水虻抗菌肽的生產制備
目前 AMPs主要通過3種途徑獲取,一是直接從昆蟲體內分離純化;二是化學合成;三是生物工程法。根據近幾年的研究報道,黑水虻抗菌肽主要採用從蟲體直接分離提純和異源表達。最初研究黑水虻抗菌肽時,直接將黑水虻幼蟲凍乾粉用甲醇萃取,再使用高效液相色譜法從幼蟲提取物中分離出具有廣譜抗菌活性的黑水虻抗菌肽並用降解法鑒定防禦素的氨基酸序列。

黑水虻抗菌肽的應用前景
昆蟲抗菌肽具有抗菌活性、抗病毒活性、抗寄生蟲活性、抗腫瘤細胞活性和抗炎活性等生物學活性,因此可以應用在農牧業、醫藥、食品、化妝品以及保健品等領域。目前,黑水虻幼蟲主要集中用於畜禽糞便等有機垃圾的無公害處理,研究人員也在加強黑水虻抗菌肽及其他系列產品的開發。