膜活性肽对不同类型细胞膜亲和机制的研究

Due to the strong disruptive activity of membrane-active peptides against different maglignant microbe and cell membrane, especially against antbiotic-resistant strains and cancer cells, these peptides have drawn serious attention of medical and scientific researchers. However, the uncertain mechanism of action and lack of specificity against different types of membranes of these peptides limit their uses on clinical practices. Based on the previous studies, with the technology of liposome membrane, atomic force microscopy (AFM), cell biology, biochemical and biophysical assays, this study is carried on the systemic investigation on the affinity of the peptides against the lipid compositions of different cell membranes (including PC, PE, PS, PG, DPG, PI and SM), especially against bacteria, fungi and cancer cells. The objectives are through the peptide structure and characteristics to uncover the mechanism of action of the peptides against different types of cell membranes, especially against bacterial,fungal and cancer membranes, understand the specificity of the peptides against bacteria and cancer cells through the knowledge of peptide-membrane affinity, improve the attacking specificity to different types of membranes, and lay the theoretical fundation on the development of new peptide therapeutics against antibiotic-resistant bacteria and cancer control.

膜活性肽由于其对不同类型病原体细胞膜，尤其是耐药菌及癌症细胞膜的强大破坏活性，已经越来越引起医学界和科学界研究者的重视。但是由于此类多肽的活性机理还不完全清楚，而且针对不同类型细胞膜攻击特异性不强，局限了其在临床实践中的应用。本研究在前期工作的基础上，利用脂质体模拟膜、原子力显微镜技术（AFM）结合细胞学、生物物理学与生物化学实验，系统的研究膜活性肽针对不同类型细胞膜中膜脂成分（包括PC、PE、PS、PG、DPG、PI和SM）的亲和活性机理，尤其是针对细菌、真菌和癌细胞的破坏活性机理，结合多肽的自身二级结构及特性，揭示此类多肽与不同细胞膜的相互作用方式,尤其针对细菌、真菌和癌细胞膜的作用方式。通过多肽对不同膜脂的亲和活力高低，进一步完善对膜活性肽抗菌特异性与抗癌特异性的认知，提高其对不同类型细胞膜的攻击特异性，为下一步研制解决耐药菌感染及癌症控制的多肽药物奠定理论基础。

膜活性多肽是一类作用于细胞膜的生物活性肽，主要包括抗细菌肽、抗真菌肽和抗癌肽。膜活性多肽以其广谱性、速效性和不易产生耐药性等特点而受到人们的广泛重视。但是，膜活性多肽对细菌和癌细胞作用机理尚无定论。因此，研究膜活性多肽的作用机理具有重要的理论和实际意义。. 本课题以前期工作获得的膜活性多肽V13K为母肽，利用氨基酸之间疏水性和电荷不同的性质，改造设计两组具有不同疏水性和电荷性质的多肽。首先，通过抗菌、抗癌及溶血活性测试评估了膜活性多肽的构效关系。其次，通过膜活性多肽对细菌外膜和内膜渗透性试验，流式细胞仪检测膜活性多肽对癌细胞膜的破坏作用；结合磷脂模拟膜方法，结合色氨酸蓝移实验和碘化钾淬灭实验研究膜活性多肽与细胞膜磷脂成分相互作用的过程。最后，通过原子力显微镜成像技术和单分子力谱技术，进一步研究膜活性多肽对不同细胞膜作用的机理。. 结果证实，膜活性多肽的生物活性与多肽的疏水性和电荷密切相关，疏水性越强，其抗细菌和抗癌的能力越强；含有负电荷氨基酸的多肽生物活性相对较弱。同时，实验证实膜活性多肽对细菌和癌细胞的破坏能力要高于对正常细胞和血红细胞的破坏能力。脂质体模拟不同类型细胞膜与膜活性多肽的相互作用能力以及原子力显微镜实验结果与活性结果基本一致。膜活性多肽对不同细胞膜作用的靶向特异性，为进一步改造设计针对细菌和癌细胞靶向治疗的膜活性多肽及其临床应用奠定重要的理论基础。