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α-螺旋型膜活性多肽对不同细胞膜的构效关系及作用机理研究

作　者: 黄金丰
导　师: 陈育新；赵正云
学　校: 吉林大学
专　业: 生物物理学
关键词: α-螺旋型膜活性多肽抗菌肽抗癌肽作用机理构效关系
分类号: Q241
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

细胞膜活性多肽是生物体内产生的具有防御功能的生物活性肽。本文以人工设计的α-螺旋型细胞膜活性多肽为研究对象,以期揭示α-螺旋型细胞膜活性多肽抗菌活性(称为抗菌肽)和抗癌活性(称为抗癌肽)的机理。一、提高抗菌肽的抗菌特异性抗菌肽的抗菌特异性(即高抗菌活性、低真核细胞毒性)由其多个物理化学参数所决定。应用多肽从头设计技术,设计并人工合成了一系列多肽类似物。通过对类似物的生物物理性质及生物学活性的比较研究发现,在两亲性α-螺旋型抗菌肽的疏水面引入亲水性氨基酸将会优化多肽对真核细胞的毒性,但同时降低了其抗菌活性;然而利用疏水性更强的氨基酸替换疏水性较弱的氨基酸,补偿因引入亲水氨基酸造成的疏水性降低,可使得抗菌肽的治疗指数得到优化,即提高了抗菌特异性。本部分的研究为抗菌肽的设计方法提供了新思路,可能成为抗菌肽设计应用的有效方法。二、抗菌肽体内系统应用所面临的问题以全L-和全D-型氨基酸组成的抗菌肽为对比研究对象,探究单一的生理条件因素对抗菌肽对映异构体的活性影响及其机制。结果表明,在单一的生理条件因素下,对映异构体的抗菌活性都受到了不同程度的抑制。生理盐(NaCl和CaCl2)干扰了阳离子抗菌肽与细菌负电性膜表面的静电吸附过程;二价盐(CaCl2)通过提高革兰氏阴性细菌外膜的稳定性,更强的抑制了抗菌肽对革兰氏阴性细菌外膜的增透活性;人血清白蛋白与对映异构体具有同等程度的结合能力,从而降低了游离的抗菌肽浓度;全D-型抗菌肽表现出更强的对蛋白酶水解的抗性。综合来看,全D-型抗菌肽更具有开发潜力。三、抗癌肽的作用机理研究以抗癌肽的物理化学参数与其抗癌活性的关系为一条研究主线,以基于原子力显微镜技术所进行的单分子力谱分析为另一研究主线,探索α-螺旋型抗癌肽的构效关系及抗癌机理。基于两条主线的结果,我们提出了疏水性依赖的单分子抗癌肽的细胞膜插入模型,以阐明α-螺旋型抗癌肽与癌细胞膜的作用机制。

全文目录

内容提要  4-8
第1章前言  8-30
  1.1 膜活性多肽的抗菌研究简介  8-26
    1.1.1 抗菌肽的定义及分类  8-10
    1.1.2 抗菌肽的机体防御功能  10-12
    1.1.3 抗菌肽的作用机理及研究方法  12-18
    1.1.4 α-螺旋型抗菌肽的物理化学参数与生物学活性的关系  18-22
    1.1.5 提高抗菌特异性的有效途径  22-25
    1.1.6 抗菌肽的应用前景  25-26
  1.2 膜活性多肽的抗癌研究简介  26-28
    1.2.1 膜活性多肽的抗癌活性  26-27
    1.2.2 抗癌肽的选择性作用基础  27
    1.2.3 抗癌肽的作用机理  27-28
  1.3 研究目的和立项依据  28-30
第2章抗菌肽的物理化学性质与生物学活性的关系  30-62
  2.1 序言  30-31
  2.2 实验材料和方法  31-41
    2.2.1 实验材料及菌种  31-33
    2.2.2 抗菌肽的合成  33-34
    2.2.3 抗菌肽的纯化  34-35
    2.2.4 抗菌肽的鉴定  35-36
    2.2.5 抗菌肽的定量  36-37
    2.2.6 抗菌肽的二级结构测定  37-38
    2.2.7 抗菌肽的相对疏水性  38-39
    2.2.8 抗菌肽的自聚能力测定  39
    2.2.9 抗菌肽的最低抑菌浓度（MIC）  39-40
    2.2.10 抗菌肽的最低溶血浓度（MHC）  40-41
    2.2.11 计算治疗指数  41
  2.3 结果与讨论  41-61
    2.3.1 抗菌肽的设计  41-46
    2.3.2 抗菌肽的合成、纯化、鉴定、定量  46-50
    2.3.3 抗菌肽的生物物理活性  50-56
    2.3.4 抗菌肽的生物活性  56-61
  2.4 本章小结  61-62
第3章抗菌肽对映异构体的比较研究  62-82
  3.1 序言  62-63
  3.2 实验材料和方法  63-67
    3.2.1 实验材料及菌种  63
    3.2.2 抗菌肽的合成、纯化、鉴定及定量  63-64
    3.2.3 抗菌肽的生物物理性质表征  64
    3.2.4 常规条件检测对映异构体的最低抑菌浓度（MIC）  64
    3.2.5 对映异构体的最低溶血浓度（MHC）  64
    3.2.6 在控制条件下检测对映异构体的最低抑菌浓度  64
    3.2.7 抗菌肽对革兰氏阴性细菌外膜的增透作用  64-65
    3.2.8 超滤—高效液相色谱法测定多肽与HSA 的结合能力  65-66
    3.2.9 对映异构体对蛋白酶的稳定性  66-67
  3.3 结果  67-78
    3.3.1 多肽合成、纯化与鉴定  67
    3.3.2 对映异构体的生物物理性质分析  67-68
    3.3.3 对映异构体的生物活性比较  68-71
    3.3.4 单一因素影响抗菌肽抗菌活性的机理分析  71-78
  3.4 讨论  78-80
  3.5 本章小结  80-82
第4章单分子抗癌肽与HeLa 细胞膜的作用机制研究  82-98
  4.1 序言  82-83
  4.2 实验材料和方法  83-84
    4.2.1 抗癌肽的合成、纯化、鉴定及定量  83
    4.2.2 抗癌肽的生物物理性质表征  83
    4.2.3 细胞培养  83
    4.2.4 抗癌肽的细胞毒活性测定  83
    4.2.5 多肽偶联到AFM 针尖  83-84
    4.2.6 AFM 测定单分子力谱  84
  4.3 结果  84-93
    4.3.1 抗癌肽的设计  84-86
    4.3.2 抗癌肽生物物理性质  86-88
    4.3.3 抗癌肽的生物学活性  88-89
    4.3.4 单分子力谱  89-93
  4.4 讨论  93-96
  4.5 本章小结  96-98
参考文献  98-114
在学期间所取得的科研成果  114-116
致谢  116-117
中文摘要  117-119
Abstract  119-121

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