谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一组谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽及其应用。该低毒广谱抗菌肽是将temporin

【技术实现步骤摘要】
谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽及其应用


[0001]本专利技术属于生物化学
，涉及一组谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽，本专利技术同时还涉及该抗菌肽在制备临床抗菌药物中的应用。

技术介绍

[0002]随着抗生素的广泛使用甚至滥用，耐药菌的增加和传播是目前世界上最为紧迫的公共卫生威胁之一，而新的抗菌药物的发现和开发速度正在放缓，特别是在抗生素领域。因此，确定和设计具有新型作用模式的抗菌药物，以有效地消除耐药细菌感染是当务之急(Journal of Medicinal Chemistry.2017,Vol.60(No.6):2257
‑
2270)。抗菌肽（Antimicrobial Peptides, AMPs）是天然存在的生物分子，其分布遍及各种生物的先天免疫系统。由于AMPs具有多种作用方式，且难以产生耐药性，因此被认为是治疗细菌感染的抗生素候选药物(ACS InfectiousDiseases.2020,Vol.6(No.6):1413
‑
1426.)。它们存在于大多数生物体内，如单细胞微生物、昆虫、蛛形纲动物、植物、两栖动物和哺乳动物等(European Journal of Pharmaceutical Sciences.2019:104952.)。关于AMPs的作用机制，通常认为是带正电荷的AMPs与细菌细胞膜结合，而细菌细胞膜由带负电荷的脂质组成，导致细胞膜渗透。另外，大量的研究结果表明，AMPs还具有细胞内靶标。在这种情况下，诱导细胞死亡的机制还可能涉及与细胞内DNA/RNA的相互作用，从而对蛋白质的合成和细胞内酶的活性产生负面影响，或抑制细胞壁/膜的形成(Applied Microbiology&Biotechnology.2019,Vol.103(No.16):6593
‑
6604.)。
[0003]尽管抗菌肽具有明显的作为新型抗菌药物的潜力，但在进一步开发AMPs作为抗菌药物之前，必须解决AMPs的系统毒性、体内稳定性和生产成本等问题(Acta Biomaterialia.2014,Vol.10(No.1):244
‑
257.)，而降低疏水性、多肽杂合、联合用药、截短肽链、调整电荷、降低α
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螺旋含量等都是降低多肽毒性常用的方法和手段。如Yinfeng Lyu等人通过截短多肽PMAP
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36设计了一系列修饰的PMAP
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36类似物，得到具有良好抗菌活性和低毒性的类似物RI18 (Scientific Reports.2016:27258)； T Wieprecht等人设计和合成了一系列疏水性不同的magainin2类似物，该类似物抗菌活性和细胞毒性随着疏水性的增强而增强，表明疏水性是控制多肽类似物活性和毒性的重要参数(Biochemistry.1997)；Yang Yang等人通过将多肽cecropin A (1
‑
8)与其他多肽杂合的方式降低其毒性(International Journal of Molecular Sciences.2020,Vol.21(No.4):1470.)。
[0004]除此之外， Chen X 等人利用带负电荷的谷氨酸对肽扫描，进行了单个位点的突变，发现带负电荷的谷氨酸的引入改变了所有突变体从膜溶性到非膜溶性的裂解方式，大大降低了溶血毒性( Journal of Medicinal Chemistry, 2020, 63(9):5012
‑
5012)。Ziqing,Jiang等人发现亲水表面上的净电荷数量，以及正电荷残基及数量对抗菌肽的抗菌活性和溶血活性都很重要，且亲水面上带正电荷的残基及数量比净电荷更重要(Biopolymers, 2007, 90(3):369
‑
383)，在不改变肽段长度的情况下增加抗菌肽的净正电
荷可以保持或增加其抗菌活性，同时不增加溶血活性。在此基础上，申请人结合谷氨酸扫描引入及在亲水面上替换不同数目的赖氨酸两种修饰方式对temporin
‑
PE肽进行改造，以期得到活性更高、毒性更低的抗菌肽。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一组谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽。
[0006]本专利技术的另一目的是提供上述抗菌肽在制备临床抗菌药物中的应用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：（一）谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽的设计本专利技术提供的谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽，是将抗菌肽temporin
‑
PE的肽链进行谷氨酸扫描引入以及在亲水面上替换不同数目的赖氨酸修饰得到；所述抗菌肽temporin
‑
PE的氨基酸序列如下：Phe
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Leu
‑
Pro
‑
Ile
‑
Val
‑
Ala
‑
Lys
‑
Leu
‑
Leu
‑
Ser
‑
Gly
‑
Leu
‑
Leu
‑
NH2；所述谷氨酸扫描引入是指将temporin
‑
PE用谷氨酸(Glu)逐个扫描，确定肽中各个氨基酸残基对肽功能的重要性；所述亲水面赖氨酸修饰是指利用赖氨酸（Lys，K）替换谷氨酸扫描引入后得到的肽的亲水面上的各个氨基酸。
[0008]具体的，所述低毒广谱抗菌肽是将temporin
‑
PE序列中第10位引入谷氨酸，然后将第4和第11位上氨基酸替换成赖氨酸得到，记为S10E4,11K，其氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
[0009]或：将temporin
‑
PE序列中第11位引入谷氨酸，然后将第4和第10位上氨基酸替换成赖氨酸得到，记为G11E4,10K，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
[0010]（二）谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽的合成本专利技术谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽，是以Rink
‑
MBHA Resin为原料，采用经典的多肽Fmoc固相合成方法合成的。在多肽合成过程中以HOBt/HBTU为缩合剂进行氨基酸耦合，采用茚三酮显色法检定二级胺，按照多肽序列依次耦合即得连有MBHA树脂的多肽，多肽切割及HPLC纯化后得到。
[0011]（三）谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽的应用1、体外抑菌实验采用经典的微量连续二倍稀释法测定抗菌肽对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌的最小抑菌浓度（MIC）。以抗生素Gentamicin、Rifampin、Vancomycin、Polymyxin B作为阳性对照，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.谷氨酸扫描引入及亲水面赖氨酸修饰的低毒广谱抗菌肽，其特征在于，所述低毒广谱抗菌肽是将temporin
‑
PE序列中第10位引入谷氨酸，然后将第4和第11位上氨基酸替换成赖氨酸得到，记为S10E4,11K，其氨基酸序列如SEQ ID No.1所示；或：将temporin
‑
PE序列中第11位引入谷氨酸，然后将第4和第10位上氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪京满，王锐，欧阳旭，王一杰，
申请(专利权)人：倪京满，
类型：发明
国别省市：