南极磷虾抗菌肽的挖掘及活性研究

南极磷虾主要生活在南极洲水域,生物资源量大,含有丰富的营养物质且蛋白质含量高。但是,目前加工产品以南极磷虾油为主,提油后富含大量蛋白质的脱脂南极磷虾粉未SAHA细胞培养得到有效利用,仅被用作动物饲料等低附加值产品。当前,抗生素的滥用导致细菌产生耐药性,且新药的研发速度远远低于细菌产生耐药性的速度。研究表明,抗菌肽具有抗菌广谱性和低生物毒性,且不易诱导细菌产生耐药性,为解决抗生素耐药性问题提供了新的思路和方法。据此,本研究以南极磷虾为实验对象,以抗菌活性为指导,采用酶解-分离纯化及多肽组学-化学合成2种方法挖掘抗菌肽,并对其进行安全性评价,在实现南极磷虾高值化利用的同时也探索了高效挖掘南极磷虾抗菌肽的方法。取得的研究结果主要如下:1.首先分析了脱脂南极磷虾粉的基本成分,其蛋白质含量为59.66±1.18%;选用9种蛋白酶对脱脂南极磷虾粉进行酶解,以大肠杆菌为受试菌株,发现动物蛋白酶酶解液和风味蛋白酶酶解液均具有抑菌活性,且前者效果最佳;经超滤、凝胶层析柱分离、高效液相纯化后得到物generalized intermediate质单峰D10抑菌效果最好;通过一级结构测定其氨基酸序列为NLYIIAVQGIKGR(NR-13)。经化学固相合成抗菌肽,对其纯度进行分析可达95.33%,经活性验证,NR-13可以抑制大肠杆菌、巨大芽孢杆菌的生长,对大肠杆菌和巨大芽孢杆菌的最小抑菌浓度(MIC)均>512μg/m L。溶血活性及细胞毒性实验表明,NR-13在1×MIC时,溶血率为47.71±3.44%,出现溶血现象;对人成纤维细胞和人卵巢癌细胞均无细胞毒性且CB-839供应商可促进细胞增殖。2.基于多肽组学和生物信息学,对南极磷虾整虾及其酶解液中抗菌肽进行筛选鉴定。提取南极磷虾整虾蛋白和动物蛋白酶酶解液、风味蛋白酶酶解液中的蛋白质,南极磷虾蛋白质浓度和含量分别为19.28±2.92μg/μL、38175.28±1.95μg;南极磷虾酶解液中蛋白质浓度和含量分别为0.57±0.06μg/μL、97.35±0.02μg(动物蛋白酶),0.63±0.01μg/μL、107.69±0.01μg(风味蛋白酶)。以此进行多肽提取并纯化,对纯化多肽进行LC-MS/MS检测。根据质谱仪产生的多肽样本数据,南极磷虾整虾蛋白使用Max Quant整合的Andromeda引擎完成鉴定,共鉴定到582条多肽;南极磷虾酶解液中蛋白质使用Mascot搜索鉴定,共鉴定到41条多肽(动物蛋白酶)、197条多肽(风味蛋白酶)。采用APD3数据库、CAMPR3数据库和Anti BP2数据库3个在线数据库对得到的820条多肽进行预测分析,预测结果显示南极磷虾整虾中有21条疑似抗菌肽,酶解液中有4条疑似抗菌肽(其中1条是已知抗菌肽),且这4条多肽均来自风味蛋白酶酶解液。使用化学固相合成疑似抗菌肽20条且纯度均≥95%,经质谱鉴定均为目标多肽。通过抗菌活性筛选得到4条活性较好的抗菌肽ER-13、SR-18、SR-17、SL-16,最小抑菌浓度分别是8μg/m L、64μg/m L、128μg/m L、256μg/m L。4条多肽均来自南极磷虾整虾蛋白,且具有广谱抑菌性。对4条抗菌肽进行安全性评价,结果表明,SR-18和ER-13在1×MIC时无溶血现象;以人成纤维细胞和人卵巢癌细胞为实验细胞,在1×MIC时,SR-17和ER-13促进人成纤维细胞增殖,SL-16和ER-13促进人卵巢癌细胞增殖。