家蚕抗菌肽的分类及应用前景

杨伟克，刘增虎，钟健

（云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，蒙自市 661101）

家蚕抗菌肽的分类及应用前景

杨伟克，刘增虎，钟健

（云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，蒙自市 661101）

家蚕抗菌肽是家蚕先天免疫系统中非常重要的一类效应分子，一直是家蚕免疫研究领域的重点和热点。家蚕抗菌肽具有分子量小、对热稳定、广谱抗菌的特点，近年来倍受人们关注。目前，家蚕基因组中主要存在7个抗菌肽基因家族，根据其结构性质主要分为3大类：第一类是富含甘氨酸或脯氨酸的组成性抗菌肽；第二类是具有α-螺旋结构的线性抗菌肽；第三类是富含半胱氨酸的环形抗菌肽。通过对家蚕抗菌肽的家族分类及其应用前景等进行简要综述，以期为家蚕抗菌肽的深入研究提供参考。

家蚕抗菌肽；分类；应用前景

抗菌肽（Antibacterial pepetides，AMPs ）是生物先天免疫系统体液免疫中的重要效应分子，可以直接作用于入侵机体的病原或病菌，抑制其增殖生长或将其直接杀死。抗菌肽被认为是现有抗生素的最佳替代品，由于其重要的理论及应用价值而成为研究热点。

家蚕是一种经济昆虫，其基因组测序工作在2003年完成后也被作为一种模式昆虫被越来越多的人所研究。Cheng等［1］较为系统的分析了家蚕35个抗菌肽基因，通过比对它们序列的相似性将其分为 7 个家族：Cecropin、Attacin、Moricin、Gloverin、Lebocin、Enbocin和 Defensin 家族。孙伟等［2］把家蚕抗菌肽类型分为3类：（1）富含脯氨酸或甘氨酸类抗菌肽；（2）两亲性具有α-螺旋结构的线性抗菌肽；（3）富含半胱氨酸类抗菌肽。本文以家蚕为例，以这三大类结构作为主线，简要阐述了家蚕抗菌肽的分类及应用前景。

1 富含脯氨酸或甘氨酸的家蚕组成性抗菌肽

1.1 富含甘氨酸类抗菌肽——Gloverin和Attacin

Gloverin［3］最初是从诱导的惜古比天蚕（Hyalophora cecropia）蛹分离得到，富含甘氨酸，不含半胱氨酸，只抗革兰氏阴性菌。家蚕Gloverin基因家族有4个成员（Bmglv1-4），其中3个（Bmglv1，Bmglv3和Bmglv4）成簇位于第28号染色体上，只有Bmglv2位于第17号染色体上。

Attacin［4］首先是在1983年从惜古比天蚕中分离出来，富含甘氨酸残基，只对革兰氏阴性菌具有抗菌活性。Attacin在家蚕基因组中有2个成员，分别命名为Bmatt1和Bmatt2，这两个基因位于家蚕基因组第6号染色体上。

1.2 富含脯氨酸类抗菌肽——Lebocin

林立鹏等［5］研究表明目前家蚕共有4个Lebocin 基因，Hara等［6］在1995年从免疫的家蚕血液中分离鉴定到3种结构上相近的基因成员，命名为Lebocin1、Lebocin2和Lebocin3；1997年Furukawa等［7］又从家蚕基因组中筛选到一个新的Lebocin基因，即Lebocin4。

2 具有α-螺旋结构的家蚕线性抗菌肽

该类抗菌肽的活性结构具有两亲性，属于阳离子型抗菌肽。家蚕Enbocin、Moricin和Cecropin属于这一类型。

2.1 Enbocin族

家蚕Enbocin抗菌肽基因是由Kim等［8］1998年从免疫的家蚕cDNA文库中筛选获得。家蚕基因组中有2个编码Enbocin的基因，尽管由核苷酸序列推导出的氨基酸序列表明Enbocin属于Cecropin基因家族，但两者的抗菌谱却是相反的［9］。

2.2 Moricin族

目前家蚕基因组中存在12个moricin基因，其中4个编码MoricinA族，8个编码MoricinB族，但这些基因的成熟蛋白部分氨基酸序列的同源性非常低［2］，至今还没有确凿的证据证明这些序列是否都具有Moricin的抗菌功能。

2.3 Cecropin族

Cecropin族是目前已知昆虫抗菌肽中活性较强、分布较广的一类。家蚕基因组中有11个基因编码，包括2个BmcecA，6个BmcecB，1个BmcecC，1个BmcecD和1个BmcecE［10］。

3 富含半胱氨酸的家蚕环形抗菌肽

富含半胱氨酸的抗菌肽一般具有较强的抗菌活性，家蚕Defensin是这类抗菌肽的典型代表。目前已经证实家蚕基因组中有两个Defensin基因：DefensinA和DefensinB；两者都含有保守的6个半胱氨酸残基，但基因分别位于2个染色体中，氨基酸序列上也只有很少的相似性［11-12］。

4 家蚕抗菌肽的应用前景

4.1 基因工程生产抗菌肽

抗菌肽可以通过体外表达、人工合成和生物提取等三种途径获得。其中人工合成和生物提取存在产品纯度不高，而成本过高，难以进行大规模的生产应用。利用基因工程技术进行抗菌肽的体外表达为其大量生产开辟了新途径。李波等［13］对抗菌肽Cecropin及其在转基因植物中的应用进行了讨论，并阐述了转基因植物表达Cecropin抗菌肽具有应用优势和实用价值。

4.2 抗菌肽在医药上应用

众所周知，与传统抗生素相比，抗菌肽最明显的优点是不易产生耐药性，至今还没有关于抗菌肽诱导产生耐药性的报道，这使得抗菌肽有着传统抗生素无法比拟的优越性，有望成为新一代的抗菌制剂在未来投入应用。赵东红等［14］的研究表明家蚕抗菌肽CM4对离体U937癌细胞及其核骨架有明显损伤作用，而对人体正常白细胞没有影响。贾红武等［15］从家蚕蛹血淋巴中分离纯化的抗菌肽β组分对体外培养的人髓样白血病细胞K562有明显杀伤作用。

4.3 作为动物饲料添加剂

抗菌肽作为饲料添加剂不仅能抑制外源性病原菌，而且能够促进动物生长，提高饲料利用率。在断奶仔猪饲料中添加柞蚕的抗菌肽可减轻断奶仔猪的腹泻［16］。何丹林等［17］将蚕抗菌肽AD-酵母制剂应用到粤黄鸡饲养中，研究发现该制剂对粤黄鸡小肠内容物中淀粉酶和蛋白酶活性物不良影响，但却能够有效抑制饲料中细菌的繁殖，提高饲料利用率。

5 结语

目前，对家蚕抗菌肽的研究与应用尚处于试验和探索阶段，绿色、高效、稳定的特点及其独特的药理功能将吸引更多科研工作者的关注。我国蚕桑资源丰富、饲养技术成熟、产业化程度高，把家蚕作为生物反应器进行抗菌肽的科研与生产具有其他昆虫无法比拟的优势。

［1］Cheng T， Zhao P， Liu C， et al.Structures， regulatory regions， and inductive expression patterns of antimicrobial peptide genes in the silkworm Bombyx mori［J］.Genomics.2006，87（3）：356-365.

［2］孙伟，沈以红， 向仲怀，等.家蚕抗菌肽基因研究进展［J］.蚕业科学，2009，35（1）：196-203.

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B；

1006-1657（2015）03-0066-3

2015-7-10；

2015-9-06

杨伟克（1985—），男，硕士，研究实习员，主要从事家蚕免疫与分子生物学的研究工作。E-mail：WKSUN1985@163.com