非核糖体多肽(nonribosomal peptides，NRPs)是通过非核糖体途径合成的一系列低分子量、具有多种药用价值的多肽类次生代谢产物。目前自然界中已发现的NRPs有1071种，对这些NRPs的组成、结构、功能和来源进行分析，旨在对未知功能NRPs的生物学功能进行预测，并设计出具有特定生物学功能的多肽。研究过程采用基本统计学方法和生物信息学方法，对不同结构、功能、来源中NRPs的数量进行统计，采用相关分析法分析结构、功能和来源之间的联系，通过对氨基酸使用频率的计算，阐明非核糖体多肽在氨基酸组成上的特点，以及这些特点与其结构、功能和来源的联系。　　取得的主要研究结果如下：　　1.非核糖体多肽的氨基酸单体数目分布在2～49范围内，集中分布于六肽～十一肽；其结构分为环状和链状，环状比例为69.7％，以单环状(40.5％)和部分环状(26.7％)为主；除peptide是主要类型(58.5％)外，还有lipopeptide，peptaibol和glycopeptide三种常见的多肽亚类，lipopeptide多作为抗菌素和表面活性剂使用，peptaibol和glycopeptide作用均为抗菌素；NRPs的功能以抗菌素(35.67％)和毒素(18.58％)最为常见，这与生物对外界环境的适应性有关，此外还有载铁蛋白、抗肿瘤、免疫抑制剂和表面活性剂等功能及其复合功能；NRPs主要来源于微生物，以细菌(49.21％)和真菌(25.30％)为主，此外，海绵动物(Porifera)来源的NRPs占19.14％。　　2.行使载铁蛋白功能的多肽结构为链状和分枝状，其中分枝状多肽只行使载铁蛋白功能，推测链状和分枝状结构在载铁蛋白与铁离子结合的过程中发挥作用；来源于革兰氏阳性菌和海绵动物的NRPs在结构上有显著相关性(p<0.05)，推测海绵动物体内的NRPs可能是与海绵动物共生的革兰氏阳性菌产生的。载铁蛋白和表面活性剂功能的NRPs只来源于细菌，主要是革兰氏阴性菌.(97.18％，73.91％)，表明真核生物体内不能合成载铁蛋白和表面活性剂功能的NRPs。　　3.脯氨酸(Pro)作为NRPs中使用频率最高的氨基酸，具有形成环状结构、维持构象稳定的作用；苏氨酸(Thr)在连接环与环、链与链、链与环结构中起重要作用；非核糖体多肽的合成必须进行修饰，对多肽链的修饰使多肽链环化，对氨基酸单体的修饰常见的有差向异构修饰(D-修饰)和N端甲基化修饰(NMe-修饰)：NMe-修饰在环状结构中的使用频率(15.43％)显著高于线状结构(4.04％)，随着多肽分子中环状结构比例的增加，NMe-修饰的频率也增加。非蛋白质氨基酸在环状结构中的使用频率(35.3％)低于链状结构(19.3％)，随着多肽分子中环状结构比例的增加，NMe-修饰的频率减小，NMe-修饰氨基酸使用频率与非蛋白质氨基酸使用频率呈显著负相关(p<0.05)；真菌中的D-修饰频率(3.6％)显著偏低，说明真菌在合成NRPs时对差向异构修饰的需求不高；细菌中的NMe-修饰频率(4.21％)亦偏低，说明细菌对N端甲基化修饰的需求也不高；载铁蛋白没有NMe-修饰，说明载铁蛋白的合成不需要N端甲基化修饰，相反，免疫抑制剂和表面活性剂的NMe-修饰显著偏高(21.59％，27.53％)，相关性分析表明，行使免疫抑制剂和表面活性剂功能的NRPs在各类氨基酸的使用频率上有显著相关性(p<0.05)。　　根据研究结果，我们总结出NRPs在组成、结构、功能与来源上的主要规律有：　　(1)在氨基酸数目上，抗菌素多肽的氨基酸数目在2～20均有分布，其余功能的多肽数目在13以下，其中抗肿瘤多肽没有二肽、六肽、十一肽、十二肽，毒素没有三肽，免疫抑制剂只有三肽、四肽、七肽、八肽、九肽、十一肽，载铁蛋白没有五肽，表面活性剂只有四肽、五肽、六肽、八肽和九肽；　　(2)在多肽结构上，抗菌素无分枝状结构，抗肿瘤多肽无双环、分枝状结构，毒素无分枝状结构，免疫抑制剂无双环、链状、分枝状结构，载铁蛋白无单环、双环结构，表面活性剂无双环、部分环、分枝状结构。分枝状多肽只行使载铁蛋白功能：　　(3)在生物体来源上，抗菌素无腔肠动物来源，抗肿瘤多肽无植物、脊索动物和腔肠动物来源，毒素无脊索动物来源，免疫抑制剂无细菌、软体动物、脊索动物、腔肠动物来源，载铁蛋白和免疫抑制剂只来源于细菌；　　(4)在氨基酸的使用上，抗菌素多肽不使用Met，抗肿瘤类NRPs不使用His，Lys，Asp，Glu，毒素类NRPs不使用Ala，Leu，Phe，Trp，Cys，Gln，免疫抑制剂类NRPs不使用Met，Ser，Thr，Cys，Ash，Gln，His，Lys，Asp，Arg，载铁蛋白类NRPs不使用Leu，Ile，Phe，Trp，Pro，Met，Cys，His，表面活性剂类NRPs不使甩Phe，Trp，Gly，Cys，Tyr，His，Lys，Arg；　　(5)在对氨基酸的D-修饰上，抗菌素无D-Met，D-Gln，D-His，抗肿瘤多肽无D-Met，D-Gly，D-Tyr，D-His，D-Lys，D-Arg，D-Glu，毒素类多肽无D-Trp，D-Met，D-Gly，D-Gln，D-His，D-Lys，免疫抑制剂仅有D-Ala，D-Val，D-Ile，载铁蛋白无D-Val，D-Leu，D-Ile，D-Phe，D-Trp，D-Pro，D-Met，D-Gly，D-Cys，D-Asn，D-His，D-Arg，表面活性剂仅有D-Leu，D-Phe，D-Tyr；　　(6)在对氨基酸的NMe-修饰上，抗菌素有NMe-Ala，NMe-Val，NMe-Leu，NMe-Ile，NMe-Phe，NMe-Gly，NMe-Tyr，NMe-Gln，抗肿瘤多肽有NMe-Ala，NMe-val，NMe-Leu，NMe-Phe，NMe-Gly，NMe-Tyr，NMe-Asn，NMe-Gln，毒素类多肽有NMe-Ala，NMe-Val，NMe-Leu，NMe-Ile，NMe-Phe，NMe-Trp，NMe-Gly，NMe-Ser，NMe-Tyr，NMe-Asn，NMe-Gln，免疫抑制剂只有NMe-Val，NMe-Leu，NMe-Gly，表面活性剂只有NMe-Ala，NMe-Val，NMe-Phe，NMe-Gly，NMe-Tyr，载铁蛋白没有NMe-氨基酸；　　以上例举的主要是NRPs功能方面的规律，此外结构、来源方面还有其他很多规律，如真菌来源NRPs不含Phe以及酸性和碱性氨基酸，革兰氏阳性菌来源的NRPs不含Ile，完全由蛋白质氨基酸构成的环状多肽首尾必须至少有一个Pro，分枝状结构多肽不使用NMe-修饰，等等。　　这些规律对我们预测NRPs的功能和指导环肽类药物的设计具有一定的借鉴意义。此外，我们以环孢菌素A为实验对象，对产环孢菌素A的菌种雪白白僵菌进行诱变育种。通过紫外诱变实验，我们测定了雪白白僵菌的最佳诱变时间为120s，同时通过抑菌圈测定实验和HPLC效价测定，最终获得了5株环孢菌素A高产雪白白僵菌菌株。