脂肽抗生素的研究概况.doc

6脂肽抗生素的研究概况脂肽(Lipopeptide) 乂名脂酰肽(Acylpeptide),是一类重要的抗菌肽，主 要来源于一些由细菌、酵母菌、真菌分泌的代谢产物，其种类繁多、结构复杂， 是一类由脂肪链和肽链组成的具有两亲结构的微生物次级代谢产物( Kosaric,1987)脂肽一般来源于植物、动物和微生物，但大多数脂肽来源于微生物，而 其中乂以来源于细菌的脂肽居多 在细菌中，脂肽一般是革兰氏阳性芽抱杆菌产生的代谢产物1968年,Arima等首次从枯草芽抱杆菌株发现脂肽类外表活性剂， 呈晶状，商品名为外表活性素(surfactin) (Arima ,1968)目前发现的抗菌脂肽 主要有外表活性素(surfactin)、芬养素(Fengycin)、伊枯草菌素(iturin )、和杆 菌霉素(Bacillomycin )，抗霉枯草菌素(mycosubtilin)、制磷脂菌素(plipstatin) 等脂肽分子由亲水的肽键和亲油的脂肪轻链两局部组成， 脂肽分子中多个氨基酸组成的肽链形成亲水基，脂肪轻链形成亲油基由于其特殊的化学组成和两亲 型分子结构，脂肽除了具有抗菌活性之外还具有生物外表活性剂的特性( Stein, 2005)。

脂肽在环境治理，医药、微生物采油等领域有重要的应用前景 (Jitemdra,1997; Banat, 2003)6.1脂肽抗生素的种类及结构特性芽抱杆菌产生的抗菌脂脂肽的分子结构由脂肪酸链和肽链两局部组成， 分子中的多个氨基酸组成的肽链形成亲水基， &羟基或者氨基脂肪酸的轻链形成亲油基，即是具两亲性的生物外表活性剂其中亲水的氨基酸通过肽键相互连接，再 与脂肪轻链上的毯基和 &羟基或者氨基结合形成环状，因此，抗菌脂肽一般是以 内脂或者酰胺键结合而成的环脂肽 (刘向阳，2005;吕应年，2005; Wang, 2004) 芽抱杆菌脂肽抗生素主要包括外表活性素(Surfactin)，伊枯草菌素(Iturin),芬 养素(Fengycin)三大类6.1.1 外表活性素(Surfactin)Surfactin类群的脂肪酸的碳链长度在13~16个，具有LLDLLDL的手性七肽 通过一内酯键与脂肪酸链碳原子的 &羟基基相连，其在水溶液中分子成 马鞍状〞构像，该家族成员包括枯草芽抱杆菌产生的外表活性素( Surfactin),地衣芽抱杆菌产生的地衣芽抱杆菌素( Llichenyishin ),短小芽抱杆菌的外表活性剂 (Pumilacidin)、埃斯波素(Esperin),其中 Liehenyishin、Pumilacidin、Esperin 主要应用于工业和环境治理(Meiji et al., 1969.; Yakimo et al., 1995; Naruse et al., 1990)。

而Surfactin是一种脂肽类抗菌物质，它是由 &羟基脂肪酸和7个氨基酸残基的小肽组成，肽链的第7位氨基酸上的毯基和脂肪酸的 &羟基缩合形成 环状结构(如图1-1)Surfactin主要存在两种类型，即 7位上的氨基酸是Leu 和 Val 肽链中典型的氨基酸组成顺序为 (L-)Glu-(L-)Leu-(D-)Leu-(L-)Val-(L-)Asp-(D-)Leu-(L-)Leu (Kowall et al., 1998;杨世忠等,2004)但是由丁其 2 位(Leu/Ile/Val)、4 位(Val/Leu/Ile/Ala )、7 位(Leu/Val/Ile)氨基酸的不同及脂肪酸链长短(Ci3~Ci5)的不同其类似物也较多(刘向阳等,2005)1991 年 Baumgart 用二维 H-NMR 证明 Bacillus subtilis ATCC21332和Bacillus subtilis OKB105培养液中提取的 Surfactin具有三种结构 类似物(Baumgart et al., 1991),分别命名为 Surfactin A、Surfactin B、SurfactinC、其中surfaetin A是主要成分，它的环状肽链上第七个氨基酸为 Leu, SurfactinB的七位氨基酸为Val, Surfactin C的七位氨基酸为Ile。

1992年Oka等采用优化 后的高效液相色谱(HPLC),首次对枯草芽抱杆菌产生的六种外表活性素别离成 功，并发现了两种具有不同脂肪酸取代物的新外表活性素 1995年俄罗斯科学家研究从发酵液中得到5个Surfactin的结构类似物，通过质谱技术、化学修饰 和二维核磁共振技术确定了它们的结构随后的研究更精确地测定了十余种Surfactin 的同系物(Kowall et al., 1998),如表 1-1 (Vater et al., 2002)Surfactin 表现出抗病蠹、抗肿瘤和支原体以及一定程度的抗细菌活性，它本身并不具备抗 真菌活性，但可增强其它脂肽特别是伊枯草菌素的抗真菌活性 (Kim et al., 2004)CO Glu^Lei^-Leu3 CH2 匚1 2 Val4C相CHgH | f6— Leu^— Lei£ Asp5图1-1 Surfactin的结构示意图Fig.1-1 Structure of surfactin表l-1 surfactin同系物的种类Table1-1 Sorts of surfactin isoformsw号分子您脂肪酸链K；氮基酸类型碳链焚型1明4CBWanteiso299403Lle2, Val?ii. d.3J 008CI3i.cu7aneeiso4toosCMVa(7回加5i erasCMI]c2. Vei17诬u61022CMLcu771022CMIle7iso8皿2CISVal?91022CIS[Ic2: Val?anUisoto1归&CISL加7antciso111036C15Jle7anieiso121036C15Uc2. lit?n.d6.1.2 芬养素(Fengycin)Fengycins类群包括芬养素(Fengycin)和制磷脂素(plipastatinAl、A2、B1、 B2)脂肪酸链碳链长度一般在14~18个，8个氨基酸成环，线状局部包括2个氨 基酸和脂肪酸链(Nongnuch et al., 1986)。

肽链中氨基酸组成顺序为(L-) Glu- (D-) Orn- (L-) Tyr- (D-)Thr-(L-)Glu-(D-)Ala (Val)-(L-)pro-(L-)Gln-(D-)Tyr-(L-)Ile ,肽链 的第10位Ile上的埃基和第3位的Tyr上羟基缩合形成环状结构(Vanittanakom et al., 1986; Ongena, 2005; Sehneide〔 1999)，如图 1-2Fengycin 能够抑制丝 状真菌生长，对酵母和细菌无作用(Vanittanakom et al., 1986)它和Surfactin 一样有许多同系物，往往同时共存丁发酵液中它们被分成 Fengycin A和Fengycin B两种类型，当肽链的6位上是Ala时，届丁 fengyein A；而当肽链的 6位上是 Val 时,届丁 FengyeinB (Wang J, 2004； Steller S, 1999; Deleu, 2005) 2021年Das还发现了苏云金芽抱杆菌 cMB26 ( B.thuringiensis CMB26)产生的 结构类似丁 Fengycin的脂肽抗生素(Kim et al., 2004)。

常见的fengycin同系物 如表 1-2 (Stinson, 2003;高学文,2003)G%--CH^CO—Glu^-Orn^Tyr^-Thr^GluMxia6 O佰 nggnA lle^Tyr^-GIn^Pro7图1-2 Fengycin A的结构示意图Fig.1-2 Structure of Fengycin A表l-2 Fengycin同系物的种类Table1-2 Sorts of fengycin isoforms序号分子虽脂肪酸链长脂肪酸双键数6位钮基酸11435CS40Ala2CI51Ala31 149CI50Ala4C!6]Ala5】用C160Alii61475C1.7IAlm71477C170Ala§】婀C!6IMd93 191CI60101503cn1Vai111 505-cn0Vai121心cis0Aid6.1.3 伊枯草菌素(Iturin)Iturin家族包括伊枯草菌素(Iturin) A、B,杆菌抗霉素(Bacillomycin ) D、 F、L,抗霉枯草菌素(Mycosubtilin)以及杆菌肽素(Bacillopeptin) A、B、C (陈华等,2021; Franeoise et al, 1984； Aicha et al., 1982； Yoshio et al., 1995), 其脂肪酸链碳链长度一般在14~17个，具有LDDLLDL手性7个强极性氨基酸 短肽的N端氨基通过形成肽键脂肪酸链埃基相连(图 1-3)。

其中最有代表性的 Iturin A是由一个含有C14~C17的&氨基脂肪酸和7个氨基酸残基的环状结构组 成，7位上的Ser的埃基基和&氨基脂肪酸的氨基缩合形成环状结构 (Hiradate etal., 2002； Besson et al. 1978)伊枯草菌素具有较强的抗真菌活性 (Besson et al. 1978),也有局部抑制细菌的作用Iturin的种类及其分子量见表l-3Iturin能强 烈抑制植物病原真菌还有局部细菌甚至还有杀虫作用D3IL4—L5图1-3 Iturin的结构示意图Fig.1-3 Structure of Iturin表l-3 Iturin同系物的种类Table1-3 Sorts of Iturin isoforms染型氛基酸残基- 氨基脂舫酸链[JD2D3L4L5D6UIturin AAsnTyrAsnGinProAsnScrNC14, iCJ5taC15Iturin CAspTyrAsnGinProAsnSerNC14JC15, aC15Iturin DAsp1,yrAspGinProAspScr含自由-COOHIturin EAspTyrAspGinProAspSer含自*