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[摘 要]耐药细菌感染的普遍性与耐药基因传播的广泛性给临床治疗增加了极大的难度。因此，寻求新的抗菌药物及新的治疗方法已迫在眉睫。目前对抗菌肽作用机制的研究主要集中在以细胞膜为靶目标的抑菌机制上，但与细菌基因组DNA作用机制的研究还比较少见。本文针对抗菌肽对细菌胞内作用的研究进展进行了综述。
[关键词]抗菌肽；耐药细菌；DNA結合
中图分类号：TP827 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0310-01
抗生素滥用导致多重耐药菌产生，其感染引发的死亡等问题已成为世界范围内公共卫生难题，为此寻找新型抗生素已成为当务之急。抗菌肽特异性作用于病源微生物或外来侵害但对宿主无毒性或毒性小，对抗菌肽的大量研究表明抗菌肽有望成为新型安全、高效的抗菌药物。抗菌肽的作用机制分为膜破坏型和细胞内作用机制，基因组DNA是常见的抗菌肽胞内作用靶点，抗菌肽与基因组DNA结合从而影响物质代谢和能量代谢来发挥抑菌活性[1]。
1抗菌肽
抗菌肽是在外源性病原体诱导条件下，生物机体免疫防御系统产生的一类防御性肽类活性物质，具有广谱抗菌、抗原虫、抗病毒、抗真菌和杀伤肿瘤细胞等作用。因为其多样性，所以存在多种分类方法。根据来源则分为脊椎动物抗菌肽、无脊椎动物抗菌肽、植物抗菌肽、细菌抗菌肽等。根据活性分为抗细菌肽、抗真菌肽、抗病毒肽、抗肿瘤肽等。根据结构同源性主要分为阴离子抗菌肽和阳离子抗菌肽。按照肽的二级结构抗菌肽主要分为四大类：α螺旋抗菌肽、β折叠抗菌肽、无规则结构抗菌肽和环状抗菌肽。
1.1抗菌肽的抑菌机制
抗菌肽杀死目标微生物的机制，有两种假说，一种是，微生物的死亡可能是通过破坏膜的离子梯度功能导引起能量流失的累积效应。另一种可能是，抗菌肽可能通过扰乱细胞膜进入靶细胞，结合到未知的细胞内分子上，干扰它们的代谢功能[2]。
1.2膜作用机制
环孔模型：抗菌肽的螺旋插入膜，导致脂单层连续弯曲穿过孔隙，插入的肽和脂质的头部基团是亲水的核心区域。桶板模型：肽螺旋在细胞膜上形成一个膜中央管腔束，螺旋肽像组成桶的木板一样聚集。毯式模型：抗菌肽平行的定位在细胞膜表面，它们被静电吸引到阴离子脂质的头部基团并像毯一样的方式覆盖在膜表面的多个位点。
1.3非膜作用机制
非膜破坏型抗菌肽在不引起细胞膜结构破坏的情况下快速穿膜，与细胞内靶分子相互作用，包括抑制核酸复制、干扰蛋白质合成、抑制酶活或信号转导等生理过程，从而发挥杀菌作用。抗菌肽pleurocidin和dermaseptin等可抑制细菌DNA复制、转录与翻译等生物功能，histatins和pyrrhocoricin等可抑制细菌的酶活性，而mersacidin可影响细胞壁合成。抗菌肽主要通过以下几个方面发挥胞内攻击作用：①与核酸物质结合，阻断DNA复制、RNA合成；②影响蛋白质合成；③抑制隔膜、细胞壁合成，阻碍细胞分裂；④抑制胞内酶的活性[3]。
胞内作用主要分为直接的结合抑制和间接的合成抑制两个方面。yanezawa等首次报道了具有反向平行β结构的抗菌肽tachyplesinⅠ与双链DNA中富含、的小沟结合，两个二硫键对维持其二级结构以及与结合的亲和力影响显著。park等研究发现buforinⅡ透过大肠杆菌细胞膜后与胞内的DNA和RNA结合，抑制细胞功能从而导致细胞快速死亡；而以膜活性为主的抗菌肽magainin2在与大肠杆菌细胞膜作用的同时部分肽分子也可进入细胞内与和结合。但是它们如何与结合、结合的序列是否存在特异性等许多问题还未完全清楚，值得继续研究[4]。
2药物与DNA的相互作用
随着对基因调控因子与核酸之间相互作用研究的深入和认识，使得核酸成为药物设计的主要靶目标。以DNA为靶目标的抗菌肽的设计是新型安全、高效抗菌肽设计开发的新途径。
药物分子与DNA的作用方式主要有非共价结合和共价结合两种。药物分子主要是通过非共价作用与结合。非共价作用主要包括以下几种：
静电结合：是多聚阴离子，药物分子所带的正电荷与磷酸骨架的磷酸根阴离子间的非选择性结合就是所谓的静电结合。静电结合虽然是弱的作用力，但是其介导蛋白质与的识别，影响某些金属配合物与间的嵌插作用[5]。沟区结合：DNA的双螺旋结构表面会形成大沟和小沟两个区域，药物分子与这两个区域碱基边缘的结合即为沟区结合。嵌插结合：药物分子嵌插入碱基对形成的疏水区域，与碱基间通过ππ共轭、偶极偶极以及疏水作用稳定的作用。嵌插作用使链发生解链和伸长，阻碍了正常的生物活性。嵌插作用可以通过在紫外光谱上特征吸光值的减色效应和红移以及在荧光光谱上表现为嵌插作用引起的荧光淬灭来进行判定.
对于多重耐药细菌引起的感染，单一抗生素已不能达到治疗的目的，因此，对新型抗菌药物的发现提出了更高的要求。抗菌肽以其抗菌谱广、毒性小、相对分子质量小、热稳定性好、抗菌机制独特等优点，成为一类极具潜力的肽类抗生素，具有较好的应用前景。
参考文献
[1]Di N A， Yamasaki K， Dorschner R A， et al. Mast cell cathelicidin antimicrobial peptide prevents invasive group A Streptococcus infection of the skin[J]. Journal of Immunology， 2008， 180（11）：7565-73.
[2]Zhou H， Dou J， Wang J， et al. The antibacterial activity of BF-30 in vitro and in infected burned rats is through interference with cytoplasmic membrane integrity[J]. Peptides， 2011， 32（6）：1131-1138.
[3]Brogden K A. Antimicrobial peptides： pore formers or metabolic inhibitors in bacteria？[J]. Nature Reviews Microbiology， 2005， 3（3）：238-250.
[4]Park C B， Kim H S， Kim S C. Mechanism of action of the antimicrobial peptide buforin II： buforin II kills microorganisms by penetrating the cell membrane and inhibiting cellular functions.[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications， 1998， 244（1）：253-257.
[5]Shakked Z， Guzikevich-Guerstein G， Frolow F， et al. Determinants of repressor/operator recognition from the structure of the trp， operator binding site[J]. Nature， 1994， 368（6470）：469-473.
[关键词]抗菌肽；耐药细菌；DNA結合
中图分类号：TP827 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0310-01
抗生素滥用导致多重耐药菌产生，其感染引发的死亡等问题已成为世界范围内公共卫生难题，为此寻找新型抗生素已成为当务之急。抗菌肽特异性作用于病源微生物或外来侵害但对宿主无毒性或毒性小，对抗菌肽的大量研究表明抗菌肽有望成为新型安全、高效的抗菌药物。抗菌肽的作用机制分为膜破坏型和细胞内作用机制，基因组DNA是常见的抗菌肽胞内作用靶点，抗菌肽与基因组DNA结合从而影响物质代谢和能量代谢来发挥抑菌活性[1]。
1抗菌肽
抗菌肽是在外源性病原体诱导条件下，生物机体免疫防御系统产生的一类防御性肽类活性物质，具有广谱抗菌、抗原虫、抗病毒、抗真菌和杀伤肿瘤细胞等作用。因为其多样性，所以存在多种分类方法。根据来源则分为脊椎动物抗菌肽、无脊椎动物抗菌肽、植物抗菌肽、细菌抗菌肽等。根据活性分为抗细菌肽、抗真菌肽、抗病毒肽、抗肿瘤肽等。根据结构同源性主要分为阴离子抗菌肽和阳离子抗菌肽。按照肽的二级结构抗菌肽主要分为四大类：α螺旋抗菌肽、β折叠抗菌肽、无规则结构抗菌肽和环状抗菌肽。
1.1抗菌肽的抑菌机制
抗菌肽杀死目标微生物的机制，有两种假说，一种是，微生物的死亡可能是通过破坏膜的离子梯度功能导引起能量流失的累积效应。另一种可能是，抗菌肽可能通过扰乱细胞膜进入靶细胞，结合到未知的细胞内分子上，干扰它们的代谢功能[2]。
1.2膜作用机制
环孔模型：抗菌肽的螺旋插入膜，导致脂单层连续弯曲穿过孔隙，插入的肽和脂质的头部基团是亲水的核心区域。桶板模型：肽螺旋在细胞膜上形成一个膜中央管腔束，螺旋肽像组成桶的木板一样聚集。毯式模型：抗菌肽平行的定位在细胞膜表面，它们被静电吸引到阴离子脂质的头部基团并像毯一样的方式覆盖在膜表面的多个位点。
1.3非膜作用机制
非膜破坏型抗菌肽在不引起细胞膜结构破坏的情况下快速穿膜，与细胞内靶分子相互作用，包括抑制核酸复制、干扰蛋白质合成、抑制酶活或信号转导等生理过程，从而发挥杀菌作用。抗菌肽pleurocidin和dermaseptin等可抑制细菌DNA复制、转录与翻译等生物功能，histatins和pyrrhocoricin等可抑制细菌的酶活性，而mersacidin可影响细胞壁合成。抗菌肽主要通过以下几个方面发挥胞内攻击作用：①与核酸物质结合，阻断DNA复制、RNA合成；②影响蛋白质合成；③抑制隔膜、细胞壁合成，阻碍细胞分裂；④抑制胞内酶的活性[3]。
胞内作用主要分为直接的结合抑制和间接的合成抑制两个方面。yanezawa等首次报道了具有反向平行β结构的抗菌肽tachyplesinⅠ与双链DNA中富含、的小沟结合，两个二硫键对维持其二级结构以及与结合的亲和力影响显著。park等研究发现buforinⅡ透过大肠杆菌细胞膜后与胞内的DNA和RNA结合，抑制细胞功能从而导致细胞快速死亡；而以膜活性为主的抗菌肽magainin2在与大肠杆菌细胞膜作用的同时部分肽分子也可进入细胞内与和结合。但是它们如何与结合、结合的序列是否存在特异性等许多问题还未完全清楚，值得继续研究[4]。
2药物与DNA的相互作用
随着对基因调控因子与核酸之间相互作用研究的深入和认识，使得核酸成为药物设计的主要靶目标。以DNA为靶目标的抗菌肽的设计是新型安全、高效抗菌肽设计开发的新途径。
药物分子与DNA的作用方式主要有非共价结合和共价结合两种。药物分子主要是通过非共价作用与结合。非共价作用主要包括以下几种：
静电结合：是多聚阴离子，药物分子所带的正电荷与磷酸骨架的磷酸根阴离子间的非选择性结合就是所谓的静电结合。静电结合虽然是弱的作用力，但是其介导蛋白质与的识别，影响某些金属配合物与间的嵌插作用[5]。沟区结合：DNA的双螺旋结构表面会形成大沟和小沟两个区域，药物分子与这两个区域碱基边缘的结合即为沟区结合。嵌插结合：药物分子嵌插入碱基对形成的疏水区域，与碱基间通过ππ共轭、偶极偶极以及疏水作用稳定的作用。嵌插作用使链发生解链和伸长，阻碍了正常的生物活性。嵌插作用可以通过在紫外光谱上特征吸光值的减色效应和红移以及在荧光光谱上表现为嵌插作用引起的荧光淬灭来进行判定.
对于多重耐药细菌引起的感染，单一抗生素已不能达到治疗的目的，因此，对新型抗菌药物的发现提出了更高的要求。抗菌肽以其抗菌谱广、毒性小、相对分子质量小、热稳定性好、抗菌机制独特等优点，成为一类极具潜力的肽类抗生素，具有较好的应用前景。
参考文献
[1]Di N A， Yamasaki K， Dorschner R A， et al. Mast cell cathelicidin antimicrobial peptide prevents invasive group A Streptococcus infection of the skin[J]. Journal of Immunology， 2008， 180（11）：7565-73.
[2]Zhou H， Dou J， Wang J， et al. The antibacterial activity of BF-30 in vitro and in infected burned rats is through interference with cytoplasmic membrane integrity[J]. Peptides， 2011， 32（6）：1131-1138.
[3]Brogden K A. Antimicrobial peptides： pore formers or metabolic inhibitors in bacteria？[J]. Nature Reviews Microbiology， 2005， 3（3）：238-250.
[4]Park C B， Kim H S， Kim S C. Mechanism of action of the antimicrobial peptide buforin II： buforin II kills microorganisms by penetrating the cell membrane and inhibiting cellular functions.[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications， 1998， 244（1）：253-257.
[5]Shakked Z， Guzikevich-Guerstein G， Frolow F， et al. Determinants of repressor/operator recognition from the structure of the trp， operator binding site[J]. Nature， 1994， 368（6470）：469-473.