LEI HU (CN)
LI HONGQUAN (CN)
LAI YUPING (CN)
LI DONGQING (CN)
LEI HU (CN)
LI HONGQUAN (CN)
LAI YUPING (CN)
CN102659932A | 2012-09-12 | |||
US20040072990A1 | 2004-04-15 | |||
CN1660889A | 2005-08-31 |
LAI, YUPING ET AL.: "Activation of TLR2 by a Small Molecule Produced by Staphylococcus epidermidis Increases Antimicrobial Defense against Bacterial Skin Infections", JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY, vol. 130, no. 9, September 2010 (2010-09-01), pages 2211 - 2221
DHOPLE, V.M. ET AL.: "Generation of analogs having potent antimicrobial and hemolytic activities with minimal changes from an inactive 16-residue peptide corresponding to the helical region of Staphylococcus aureus 6-toxin", PROTEIN ENGINEERING, vol. 8, no. 3, 1995, pages 315 - 318
上海麦其知识产权代理事务所(普通合伙) (CN)
权 利 要 求 书 1。 一种脂肽, 其特征在于, 所述脂肽包括肽链和脂肪链, 肽链和脂肪链通过肽键相连; 其 2. —类脂肽衍生物, 其特征在于, 所述脂肽衍生物包括肽链和脂肪链, 肽链和脂肪链通过 肽键相连; 其结构如式 (2)、 (3)、 (4)、 (5)、 (6) 所示之任何一种; 0=C-CH2-CH2-CH3 NH VKWI ζ (2); 0=C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 I N H VKWI 式 (3); 0=C-CH2-CH2-CH3 NH IGDLVKWII 式 (4); NH VKWI 式 (5 ); 0=C-CH2-CH2-CH3 NH IISTIGDLVKWIIDTVIIDATE 式 (6)' 3. 如权利要求 1 所述的脂肽, 其特征在于, 所述脂肽提取自表皮葡萄球菌; 所述表皮葡萄 球菌包括皮肤共生菌表皮葡萄球菌 1457或表皮葡萄球菌 12228或表皮葡萄球菌 RP62A。 4. 如权利要求 1所述脂肽的制备方法, 其特征在于, 将表皮葡萄球菌发酵, 收集酸沉淀的表 皮葡萄球菌发酵液的上清液, 经甲醇抽提, 得到脂肽提取物, 再经 HPLC纯化, 得到所述 脂肽。 5. 如权利要求 4所述的制备方法, 其特征在于, 包括步骤: ( 1 ) 表皮葡萄球菌发酵 于- 80 °C冰箱取出保存的表皮葡萄球菌 1457或 12228或 RP62A活化后,转接于 200ml TSB 液体培养基中发酵, 37 °C , 220rpm, 16h; (2) 发酵液酸沉淀 将表皮葡萄球菌发酵液离心; 将发酵液的上清液) ¾ 6M盐酸调节至 ρΗ=2.0, 4Ό静置过 夜; (3) 甲醇抽提 将酸沉淀的表皮葡萄球菌发酵液上清离心; 将沉淀置于甲醇中袖提; 将抽提过夜的甲醇 溶液离心, 收集上清; 将甲醇抽提液在旋转蒸发仪上蒸干, 最后 ]¾油泵抽提, 最终得到脂趺 提取物; (4) HPLC纯化 将脂肽提取物溶解后,利用分离型高压液相色谱仪 Agi】entl200和 C18柱,以含 0.1% TFA 的水和 0.1% TFA的乙腈为流动相梯度洗脱,收集各个洗脱峰,通过一级质谱鉴定各个洗脱峰 物质的分子量, 从而得到目的产物。 6. 如权利要求 2所述脂肽衍生物的制备方法, 其特征在于, 所述脂肪酸通过邻苯二甲酰丁 辛酯和 Ν··甲基吗啉接在所述肽链上, 所述肽链是通过固相合成方法合成。 7. 如权利要求 1所述的脂肽, 其特征在于, 可以直接抑制痤疮丙酸杆菌的生长。 8. 如权利要求 1所述的脂肽或如权利要求 2所述的脂肽衍生物在制备抗感染药物中的应用。 9. 如权利要求 1所述的脂肽或如权利要求 2所述的脂肽衍生物在制备抗金黄色葡萄球菌感染 的应用。 10.如权利要求 1所述的脂肽或如权利要求 2所述的脂肽衍生物在化妆用品、洗涤 )¾品、保湿 用品中作为添加剂的应用。 11.如权利要求 8、 9或 10所述的应用,其特征在于,所述脂肽及其衍生物与 TLR2受体结合, 激活 p38 MAP 信号通路, 诱导角质形成细胞表达防御素。 |
本发明涉及生物工程技术领域, 尤其是涉及一种提高宿主抗菌能力的脂舦及其 衍生物、 及其制备方法和应用。 背景技术 自 20世纪三四十年代青霉素问世以来, 人钔又发现了头孢菌素类、氨基糖苷类、 大环内 酯类、 四环素类等诸多抗生素。 抗生素在治疗人类微生物感染中发挥了重要的 作用。 但目前 微生物耐药菌株越来越多, 很多抗生素对微生物感染不再起到良好的治疗 作用。 因此寻找抗 生素替代物成为人类越来越迫在眉睫的任务。
脂肽是由亲水的肽链和亲脂的脂肪酸链两部分 组成,即由 10个左右的多肽和脂肪酸链形 成环形或线性的脂肽。脂肽类物质主要源于微 生物的次级代谢产物, 其表现出多种生物活性。
1970年 Bemhekner和 Avigard就曾利用脂肽的抗虫特性将其作为杀虫 使用 (翟颖,吕爽。一 种新型脂肽的抗菌活性研究.中国城乡企业卫 .2006,4(114): 19- 21 )。 目前, 脂肽类抗生素的研 究引起人们的广泛关注。 达托霉素 (商品名: Cubisin ) 是第一个用于临床的脂肽类抗菌素, 于 2003年获得美国 FDA批准上市, 用于治疗由革兰氏阳性菌引起的并发性皮肤感 染和结构 性皮肤感染, 包括耐 '甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)及对万古霉素抗性的粪肠球菌 (VRE) , 先后在美国、 德国、 英国和荷兰上市。 目前越来越多的脂肽类抗生素被发现, 已经成为国内 外生物医药研究的热点。
皮肤是人体对外界环境的第一道防线, 在皮肤表面生存着各种各样的细菌。 人们通常将 人体皮肤表面的细菌分为 4个种类, 它们分别为葡萄球菌、 链球菌、 丙酸菌和棒状衧菌四类。 金黄色葡萄球菌属于葡萄球菌属, 是一种有害菌, 通常导致人体感染。 金黄色葡萄球菌所引 起的疾病, 最常见的有三大类: ·是人体化脓性感染; 二是医院内感染, 通过污染的器械 用品造成伤口化脓感染, 注射部位化脓感染, 或支气管炎、 肺炎等症; ≡是食物中毒, 由肠 毒素引起。 表皮葡萄球菌虽然也属于葡萄球菌属, 但是它是一种皮肤共生菌, 有文献报道表 皮葡萄球菌的发酵液可以抑制金黄色葡萄球菌 的感染 (Lai % Cogen AL, Radek KA, et a!. Activation of TLR2 by a small molecule produced by Staphylococcus epidermidis increases antimicrobial defense against bacterial skin infections, ,) Invest Dermatol, 2010, 130(9): •2 —I—I ~ 1. 发明内容 本发明公开了一种脂肽及其衍生物, 以及其制备方法和应用。 该脂肽是从表皮葡萄球菌 发酵液中提取获得, 可以大量诱导皮肤角质形成细胞中防御素的表 达, 具有良好的抑制金黄 色葡萄球菌感染的效果。
本发明的发明目的之一是提供一种脂肽, 所述脂肽包括肽链和脂肪链, 肽链和脂肪链通 过肽键相连; 其结构如式 (1 ) 所示, 成线状, 分子量为 2848 Da; SDTVnDATE
本发明的另一发明目的是提供一类脂肽衍生 物, 该脂肽衍生物在式 (]—) 的基础上, 由改 变肽链或脂链的长度、 亲水性或疏水性所得, 所述脂肽衍生物包括肽链和脂肪链, 肽链和脂 肪链通过舦键相连, 其结构如式 (2)、 (3)、 (4)、 (5)、 (6) 所示之任何一种;
0=C-CH2-CH2-CH3
NH VKWI 式 (2);
0=C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
N H
VKWI 式 (3);
0=C-CH2-CH2-CH3
NH
IGDLVKWII 式 (4);
NH VKWI 式 (5);
0=C-CH2-CH2-CH3
NH
IISTIGDLVKWIIDTVIIDATE 式 (6
其中, 所述脂肽是提取自表皮葡萄球菌; 所述表皮葡萄球菌包括表皮葡萄球菌 1457或表 皮葡萄球菌 12228或表皮葡萄球菌 RP62A。
其中, 所述脂肽在水相可以形成排油圈; 薄层层析之后, 用水显色形成白色条带, 用茚 三酮显色形成紫红色条带。
本发明的另一发明目的是提供一种脂肽的制备 方法, 将表皮葡萄球菌发酵, 收集酸沉淀 的表皮蔔萄球菌发酵液, 经甲醇抽提, 得到脂肽提取物, 再经 HPLC纯化, 得到所述脂肽。
具体步骤如下:
( 1 ) 表皮葡萄球菌发酵
① 取出表皮葡萄球菌 1457或表皮葡萄球菌 12228或表皮葡萄球菌 RP62A,划线于胰鷗大豆 肉汤 (TSB ) 固体培养基上, 培养至长出单菌落。
② 挑取单菌落接种于 TSB液体培养基中培养。
③ 将过夜培养的表皮葡萄球菌菌液按转接于 TSB液体培养基中发酵。
(2) 发酵液酸沉淀
① 将表皮蔔萄球菌发酵液离心。
② 将离心后的表皮葡萄球菌发酵液上清液 ]¾盐酸调节 ρίί, 静置过夜。
( 3 ) 甲醇抽提
① 将酸沉淀的表皮葡萄球菌发酵液上清离心, 收集沉淀。
② 将沉淀置于甲醇中, 放在搅拌器上搅拌抽提。
③ 将抽提过夜的甲醇溶液离心, 收集上清。
④ 将甲醇抽提液在旋转蒸发仪上蒸千。 收集沉淀, 重新溶解于 PBS。
(4) HPLC纯化
将脂肽溶解后,利用分离型高压液相色谱仪 Agilent 1200和 C18柱,以含 TFA的水和 TFA 的乙腈为流动相梯度洗脱, 收集各个洗脱峰, 利用体外细胞实验检测各个洗脱峰诱导 beta-Ki 御素表达的能力; 将具有诱导 beta-防御素表达活性的洗脱峰利 )¾一级质谱鉴定洗脱峰中物质 的分子量, 从而得到目的产物。
鉴定多肽序列: 将目的产物在超高效液相色谱-四级衧飞行时 质谱联用仪 (Waters, ACQUITY TM UPLC&Q-'roF Premier, 上海交通大学提供)上进行二级质谱分析, 根据二级质 谱图 算母离子解离的离子的大小, 迸而推算出氨基酸的种类, 该种方法也就是 de-novo测 序, 最终确定多肽的序列。
鉴定脂肪酸链序列: 将脂肽充分千燥后, 加入甲醇和浓硫酸, 加热。 旋转蒸发所有溶剂 后,加入己垸抽提,最后经双蒸水洗涤。将己 垸抽提液旋转蒸发。利用日本岛津 GCMS-QP2010 气质眹 仪(上海交通大学提供)和 ¾>.l(0.25mm*0.25um*30m) 色谱柱,分析所得到的物质。 根据气质联用分析结果, 鉴定该脂肽中的脂肪酸序列。
本发明中, 脂肪酸结合在多肽序列上的赖氨酸位点上所构 成的脂肽及其衍生物才具有抗 感染活性。 通过合成脂肽并验证其活性, 从而确定本发明脂肽及其衍生物的结构。
就目的产物的浓度测定, 可通过 BCA™ Protein Quality Kit测定 PBS中脂肽提取物中的 蛋白含量。
本发明的另一发明目的是提供脂肽衍生物的制 备方法。该脂肽衍生物的多肽链的合成是 通过固相合成方法合成的, 该脂肽衍生物的脂肪酸通过邻苯二甲酰丁辛酯 (BCP) 与 N-甲基 吗啉 (NMM ) 接在所述多肽链上。
本发明脂肽可以直接抑制痤疮丙酸杆菌的生长 。
本发明还提供了所述脂趺及其衍生物在制备抗 感染药物中的应用。
本发明还提供了所述脂肽及其衍生物在在制备 抗金黄色蔔萄球菌感染药物中的应用。 本发明还提供了所述脂肽及其衍生物在化妆用 品、 洗涤用品、 保湿 ]¾品中作为添加剂的 应用
本发明中, 所述脂肽及其衍生物与 TLR2受体结合, 激活 p38 MAPK信号通路, 诱导角 质形成细胞表达防御素。 所述脂肽及其衍生物在刺激人体皮肤角质形成 细胞后, 细胞裂解液 可抑制抗金黄色葡萄球菌的生长。 脂肽及其衍生物诱导皮肤抗菌肽表达量的大大 提高, 而 提高抗感染的能力。 本发明脂肽在皮肤共生菌葡萄球菌发酵液中提 取纯化获得。 利用脂肽诱 导防御素表达的机制, 以激活 TLR2-p38 MAPK信号通路诱导防御素表达。
本发明对脂肽在动物体内、 外的生物学活性进行了研究。
用不同浓度的脂肽刺激人原代角质形成细胞( NHEK), 发现与对照组相比, 本发明脂肽 处理组的具有抑制革兰氏阳性细菌生长的抗菌 肽 beta-防御素的表达量被大量诱导表达, 其中 hBD3 的表达上调 2000倍以上, liBD2 的表达也可以上调 100 倍以上, 具有极显著性差异 (ρ<0·001 )。
本发明脂肽刺激分离得到的 C57BL/6小鼠的角质形成细胞,发现脂肽可以显 性地诱 导小鼠角质形成细胞中 beta-防御素 mBDs的表达。
在证明脂肽可以诱导人角质形成细胞产生防御 素后, 将 NHEK细胞用脂肽刺激 24小时 后, 收集细胞, 超声波破碎, 收集细胞裂解液上清。 将 10μ § 的细胞裂解液与 10 6 CFLI的表皮 葡萄球菌 1457、 金黄色葡萄球菌、 痤疮丙酸杆菌以及大肠杆菌 DH5a共同孵育 3h (37°C ), 然后梯度稀释, 取 ΙΟμΙ点在固体平板上检测细胞裂解液对细菌 抑制作用。 结果发现脂肽刺 激 ΝΗΕΚ细胞后, ΝΉΕΚ裂解液可以抑制金黄色葡萄球菌的生长 但对表皮葡萄球菌、 痤疮 丙酸杆菌和大肠杯菌 DH5a的生长无影响。
在证明脂肽可以在体外增强角质形成细胞抑制 金黄色葡萄球菌生长的能力之后, 继续在 小鼠上验证其作用。 具体方法是: 将 8周的小鼠背部毛发去除, 24小^后, 皮间注射脂肽 或 PBS , 脂肽剂量为 2mg/kg, 22小时后再-一次皮间注射脂肽, 2··3小时后, 在相同位置注射 OD 6 oo=0.7-0.8的金黄色葡萄球菌, 金黄色葡萄球菌注射前与含 2% cyiodex beads的 P:BS等体 积混合均匀。 金黄色葡萄球菌的剂量为每只 ΙΟΟμΙ ( 1.75- 2xl0 7 CFU)。 每天观察小鼠背部皮肤 的感染情况并拍照。 三天后取对照组和脂肽注射组小鼠感染部位的 皮肤、 肝脏、 脾脏, 组织 匀浆后, 梯度稀释检测感染部位细菌的数量。 可见脂肽可以明显捭制金黄色葡萄球菌对小鼠 皮趺的感染。 脂肽注射组小鼠皮肤和肝脏中细菌含量显著低 于 PBS注射组, 脾脏中没有检测 出明显的差异。
本发明的脂肽及其衍生物在诱导防御素表达中 的应用。
研究在野生型( +A )和? 2^小鼠上检测脂肽抑制金黄色葡萄球菌感染的 况, 发现 在 Τίτ2敲除后小鼠不能再抵抗金黄色葡萄球菌 感染。
用本发明脂駄分别注射?7r2 4/+ 小鼠和 r2- 小鼠的耳朵, 刺激 24h后, 剪 T耳朵, 提取 RNA,检测脂肽诱导 mBDs 表达的情况。发现本发明脂肽可以诱导 37r2 +A 小鼠 mBD4的表达, 但是在 ΤΙΓΓ'- 小鼠中没有诱导 mBD4的表达。
用 PBS、 脂肽、 SB2()2190(p38 MAPK inhibitor)、 脂肽加 SB202190分别刺激 ΝΉΕΚ细胞 发现, 加入脂肽可以显著性的诱导 hBDs的表达。而加入了抑制剂之后則不能诱导 hBDs的表 达。在小鼠角质形成细胞上我门重复出了相同 的结果。将 2 ·2敲除后发现脂肽不能诱导 mBDs 的表达。
用 PBS、脂肽、 SB202190(p38 MAPK inhibitor)、脂肽加 SB202190分别刺激 NHEK细胞; 发现脂趺可以诱导 p38的磷酸化, 而加入了抑制剂则不能诱导 p38的磷酸化。 说明脂肽是通 过激活 p38 MAP 信号通路来诱导防御素的表达。
本发明提供的可以诱导防御素表达、 预防或减少皮肤感染的脂肽衍生物, 通过化学方式 合成该脂肽衍生物。 然后用不同浓度的脂肽衍生物刺激人原代角质 形成细胞 (ΝΉΕΚ ) 细胞, 发现与对照组相比,脂肽衍生物都可以诱导人 β-防御素 2的表达。在合成的一系列衍生物中, 如式 6所述脂肽衍生物诱导防御素最明显。 与式 2、 3、 4、 5脂肽衍生物比较分析, 发现多肽 序列对脂肽诱导防御素表达非常重要, 将多肽序列截短之后, 即使保持脂肪酸链长短不变也 显著降低脂肽诱导防御素表达的活性。 跗图说明
图 1表示本发明实施例 1和 2中表皮葡萄球菌分离的脂肽薄层层析分析。
图 2表示本发明实施例 3脂肽高效液相色谱分析。
图 3表示本发明实施例 3脂肽的一级质谱分析。
图 4表示本发明实施例 3脂舦的一级质谱分析。
图 5表示本发明实施例 3脂肽的一级质谱分析。
图 6表示本发明实施例 3脂肽二级质谱结果。
图 7表示本发明脂肽抑制痤疮丙酸杼菌的生长
图 8A表示本发明脂肽诱导角质形成细胞防御素的 达。
图 8B表示本发明脂肽诱导角质形成细胞防御素的 达。
图 9A表示本发明脂肽诱导角质形成细胞防御素抑 金黄色葡萄球菌的生长。
图 9B表示本发明脂肽诱导角质形成细胞防御素不 制表皮葡萄球菌的生长。
图 9C表示本发明脂肽诱导角质形成细胞防御素不 制痤疮丙酸杆菌的生长。
图 91)表示本发明脂肽诱导角质形成细胞防御素不 抑制大肠衧菌的生长。
图 10表示本发明不同浓度脂肽诱导角质形成细胞 御素抑制金黄色葡萄球菌的生长。 图 11A表示本发明脂肽对 ΝΉΕΚ细胞的毒性及增值的影响。
图 11B表示本发明脂肽对 NHEK细胞的毒性及增值的影响。
图 12A表示本发明脂肽裨制金黄色葡萄球菌对小鼠 的感染。
图 12B表示本发明脂肽抑制金黄色葡萄球菌对小鼠 的感染。
图 12C表示本发明脂肽在金黄色葡萄球菌感染后对 小鼠体重的影响。
图 12D表示本发明脂肽抑制金黄色葡萄球菌对小鼠 皮肤的感染。
图 12E表示本发明脂肽抑制金黄色葡萄球菌对小鼠 肝脏的感染。
图 12F表示本发明脂肽对金黄色葡萄球菌对小鼠脾 脏的影响。
图 13表示本发明脂肽激活 TLR2诱导防御素的表达。
图 14A表示本发明脂肽激活 TLR2诱导防御素的表达。
图 14B表示本发明脂肽激活 TLR2诱导防銜素的表达。
图 14C表示本发明脂趺激活 TLR2诱导防掏素的表达。
图 14D表示本发明脂肽激活 TLR2诱导防御素的表达。
图 14E表示本发明脂肽激活 TLR2诱导防御素的表达。 图 14F表示本发明脂肽激活 TLR2诱导防御素的表达。
图 15A表示本发明脂肽通过激活 p38 MAPK信号通路诱导人 β -防掏素 2的表达。
图 15B表示本发明脂肽通过激活 p38 MAPK信号通路诱导人 β -防御素 3的表达。
图 16A表示本发明脂肽通过激活 p38 MAP 信号通路诱导小鼠 β ··防御素 4的表达。 图 16B表示本发明脂趺通过激活 p38 MAPK信号通路诱导小鼠 β -防御素 4的表达。 图 17A表示本发明脂肽衍生物诱导角质形成细胞防 御素的表达。
图 17B表示本发明脂肽衍生物诱导角质形成细胞防 御素的表达。
图 17C表示本发明脂肽衍生物诱导角质形成细胞防 御素的表达。
图 17D表示本发明脂肽衍生物诱导角质形成细胞防 銜素的表达。
图 17E表示本发明脂舦衍生物诱导角质形成细胞防 御素的表达。
图 18A表示本发明脂肽衍生物对 ΝΉΕΚ细胞的毒性及其增殖的影响。
图 18B表示本发明脂肽衍生物对 ΝΗΕΚ细胞的毒性及其增殖的影响。
图 18C表示本发明脂肽衍生物对 ΝΉΕΚ细胞的毒性及其增殖的影响。
图 18D表示本发明脂肽衍生物对 ΝΗΕΚ细胞的毒性及其增殖的影响。
图 18E表示本发明脂肽衍生物对 ΝΗΕΚ细胞的毒性及其增殖的影响。
图 19A表示本发明含有脂肽衍生物的涂抹液诱导小 鼠防御素的表达。
图 19 Β表示本发明含有脂肽衍生物的涂抹液诱 小鼠防御素的表达。
图 20A表示 PBS的 I1PLC图。
图 20B表示脂肽的 HPLC图。
图 20C表示对照组小鼠皮趺中不含有脂肽衍生物。
图 20[)表示实验组小鼠皮肤吸收本发明涂抹液中 有的脂肽衍生物。
具体实施方法 结合以下具体实施例和附图, 对本发明作进一步的详细说明, 本发明的保护内容不局限 于以下实施例。 在不背离发明构思的精神和范围下, 本领域技术人员能够想到的变化和优点 都被包括在本发明中, 并且以所 ^的权利要求书为保护范围。 实施本发明的过程、 条件、 试 剂、 实验方法等, 除以下专门提及的内容之外, 均为本领域的普遍知识和公知常识, 本发明 没有特别限制内容。
实施俩 1 : 脂肽的分离纯化。
Smyth.'iliomas et al. Isolation and Analysis of Lipopeptides and High olecular Weight Biosurfec【ants, 2010。 选用的菌种为表皮蔔萄球菌 1457。
( 1 ) 表皮葡萄球菌发酵 ① 于. ·80Ό取出保存的表皮葡萄球菌 1457,划线于胰酶大豆肉汤(TSB)固体培养基上 37 ! Ό , I6h, 至长出单菌落。
② 挑取单菌落接种于 20ml TSB液体培养基中培养, 37'C , 220q>m,16h。
③ 将过夜培养的表皮葡萄球菌菌液按 1%转接于 200mi TSB 液体培养基中发酵, 3TC , 220— rpm, 16h。
(2) 发酵液酸沉淀
① 将表皮葡萄球菌发酵液离心。 〗000(kpm, 4。C , 20min。
② 将离心后的表皮葡萄球菌发酵液上清液用 6M盐酸调节至 ρΗ^.Ο, 静置过夜。
(3) 甲醇袖提
① 将酸沉淀的表皮葡萄球菌发酵液上清离心。 OOOOrpm, 4。C , 20min o 收集沉淀。
② 将沉淀置于甲醇中, 放在搅拌器上搅拌抽提 16h, 温度为 37Ό。
③ 将抽提过夜的甲醇溶液离心。 lOOOOipm, 4°C , 20min。 收集上清。
④ 将甲醇抽提液在旋转蒸发仪上蒸干。 收集沉淀, 重新溶解于 PBS。
(4) HPLC纯化
将上述步骤获得的脂肽溶解后, 利用分离型高压液相色谱仪 Agilent 1200和 C18柱, 以含 0.1% TFA的水和 0.1% TFA的乙腈为流动相梯度洗脱, 收集各个洗脱峰, 得到目标产物。
(5 ) 浓度测定
通过 BCA™ Protein Quality Kit 测定 PBS中脂肽提取物中的蛋白含量。
在上述表皮葡萄球菌发酵步骤中, 本发明也可选用表皮葡萄球菌 12228、 表皮葡萄球菌 RP62A或其他表皮葡萄球菌作为菌种, 其他实验条件及步骤与上述相同。
实施例 2: 脂肽的鉴定。
将实施例 1分离的脂趺取 10μ:Ι点在薄层层析板上, 点样位置是距离下边缘 1cm处。 将层 析板放在 展层剂预饱和的层析缸内。 展层剂为正丁醇: 乙酸; 水 =4:2:1。 展层剂跑到距层 析板上边缘 lcm处后停止层析。放在通风厨内晾千。然后将 板放在水里面 5mi 之后在通风 厨自然晾干。 观察板上的脂肽的位置。 完全晾干后在板上喷 0,25%的茚王酮, 置于 60Ό烘箱 内, lOmiti后观察板上的脂肽。 实验结果如图 1所示, 脂肽在水相形成排油圈, 经薄层层析 之后, 用水显色产生白色条带, ]¾茚三酮显色在相对应的位置产生紫红色条带 。
实施例 3: 脂肽 HPLC分析及分子量鉴定, 多肽序列的鉴定
将实施例 1分离得到的脂肽上样到高压液相色谱分析仪 (上海中科新生命公司提供)上。以 含 0.1% TFA的水和 0.1 % ΪΡΆ的乙腈为流动相梯度洗脱, 80mi 然后, 将洗脱峰分别用多 肽质谱分析分子量。 经 HPLC分析, 如图 2所示, 得到三个主峰, 出峰时间分别是 lOmin, 69min, 70min。 经过多肽质谱分析, 如图 3所示, 出峰时间为 lOmin的峰表明有两种物质, 其分子量分别是 1437和 1621。 如图 4所示, 出峰时间为 69min的峰表明有一种物质分子量 为 2491。 如图 5所示, 出峰时间为 70min的峰对应的物质的分子量为 2848。
经如实施例 7所述的体外细胞实验检测, 分子量为 2848的物质具有抗病原菌感染活性, 即是实施例 1制备得到的脂肽。 分子量为 1437、 1621或 2491的其他物质均不具有抗病原菌 感染活性。
鉴定脂肽的多肽序列: 将出峰时间为 70min的洗脱峰在超高效液相色谱-四级杆飞行时 间 质谱联用仪(Waters,ACQUITY' UPLC&Q-TOF Premiei;上海交通大学提供)上进行二级质谱 分析, 得到如图 6所示的二级质谱图, 利用 de novo 测序, 分析该脂肽的多肽序列为- DIISTIGDLVKWIIDTVIID ATE。
实施俩 4 鉴定脂肽中的脂肪酸链
1. 取 3mg实施例 1所得脂飲, 充分干燥。
2. 加入 0.95ml甲醇和 0.05ml浓硫酸。 90°C加热 151ι。
3. 旋转蒸发千溶剂后, 加入 1ml己垸抽提。
4. 加入 1ml双蒸水洗涤。 将己烷抽提液转移至新的溶剂瓶内, 旋转蒸发。
5. 气质眹 分析脂肪酸序列。
利 ]¾日本岛津 GCMS- QP2010气质联用仪(上海交通大学提供)和 hp- l(0.25mm*().25um*30m) 色谱柱, 分析上述步骤 4所得到的物质。 根据气质联 分析结果, 经鉴定该脂肽中的脂肪酸 序列为: CH 3 -(CH 2 ) 19 -COOHo
通过以上实施例 2、 3和 4确定实施例 1所得到的脂肽结构。 经体外细胞实验表明, 只有 当该脂肽中的脂肪酸结合在多肽序列上的赖氨 酸位点上的情况下, 所构成的脂肽才具有抗感 染活性。 而当脂肪酸与多肽序列通过其他方式结合所构 成的物质并不具有本发明的抗感染活 性。 实施例 5: 脂舦在抗病原微生物感染中的应 ]¾
将 10μ 8 的实施例 1所得脂肽与 10 6 CFU的痤疮丙酸杆菌, 37Ό共孵育 3h,然后梯度稀释, 取 ΙΟμΙ点在固体培养基平板上, 与不含脂肽的对照组 (PBS) 相比, 发现该脂肽可以抑制痤 疮丙酸杼菌的生长, 实验结果如图 7所示, 其中, **表示 ρ<0,01 , *表示 ρ<0,(〕5。
实施例 6 脂肽诱导人角质形成细胞防御素的表达。
用不同浓度的实施例 1所得脂趺刺激人角质形成细胞 (ΝΗΕΚ)细胞 24小时, 然后提取细 胞的总 RNA, 反转录成 cDNA后, real-time RTPCR检测 β --防御素 2 (hBD2)和 β -防御素 3
(WBD3) 的表达。 实验结果表明, 如图 8Α、 图 8Β所示, 脂肽诱导 ΝΗΕΚ表达大量 hBD2 和 hBD3, 与对照组 (PBS组., 未加入脂肽, 表达量设为 1 ) 相比, 脂肽处理组 hBD3的表达 量上调 2000倍以上, hBD2的表达量上调 100倍以上。
实施例 1 脂肽诱导角质形成细胞防御素抑制金黄色葡萄 球菌的生长
将 NHEK细胞用实施例 1所得脂肽刺激 24小时后, 收集细胞, 超声波破碎, 收集细胞裂 解液上清。 将 10μ § 的细胞裂解液与 10 6 CFU的表皮葡萄球菌 】457、 金黄色葡萄球菌、 大肠 杆菌 DH5a、 痤疮丙酸杆菌共同孵育 3h ( 37°C ), 然后梯度稀释, 取 ΙΟμΙ点在固体平板上检 测细胞裂解液对细菌的抑制作用。 实验结果表明, 如图 9Α所示, 与对照组 (PBS组) 相比, ΝΗΕΚ细胞受脂肽刺激之后, 其裂解液可以明显捭制金黄色葡萄球菌的生长 。 如图 9Β , 图 9C、 图 9D所示, 与对照组 (PBS组) 相比, NHEK细胞受脂肽刺激之后, 其裂解液对表皮 葡萄球菌 1457 、 痤疮丙酸杆菌、 大肠杆菌 DH5a的生长无影响。
结合实施例 5可见, 脂肽本身可以抑制痤疮丙酸杯菌的生长, 脂肽诱导 NHEK细胞后产 生防御素, 防御素抑制金黄色葡萄球菌的生长。
实施例 8: 不同浓度脂肽诱导角质形成细胞防御素抑制金 黄色葡萄球菌的生长
分别用不同浓度的实施例 1所得脂肽刺激 NHEK细胞 24小时后, 收集细胞, 经超声波破 碎, 收集细胞裂解液上清。 将 10μ § 的细胞裂解液与 10 6 CFU的金黄色葡萄球菌共同孵育 3h ( 37Ό ), 然后梯度稀释, 取 ΙΟμΙ点在固体平板上检测细胞裂解液对金黄 蔔萄球菌的抑制 作 。 如图 10所示, 实验结果表明, 用 2.5 g/mi 2i^g/mi脂肽刺激 NHEK细胞后, 其裂解液 可以明显抑制金黄色葡萄球菌的生长, 但当脂肽浓度降低到 ig/ml以 ^, ΝΉΕΚ细胞裂解 液则不能抑制金黄色葡萄球菌的生长。
实施例 9 脂肽对 NHEK细胞的毒性及增殖的影响。
分别用不同浓度的实施例 1所得脂肽刺激 NHEK细胞 24h后,取细胞上清用 LDH细胞毒 性检测试剂盒检测脂肽对 NHEK的毒性。 利用 MTT法检测脂肽对 ΝΉΕΚ细胞增殖的影响。 如图 11A所示, 实验结果表明, 高浓度脂肽对 NHEK会产生毒性, 毒性随着脂肽浓度的升高 逐渐升高, 低浓度脂肽对细胞没有毒性。 如图 11B所示, 高浓度 (例如 15 g/ml或以上) 的 脂趺抑制 ΝΉΕΚ细胞的增殖, 但低浓度(例如 1.25fig/m!或以下) 的脂肽不抑制 NHEK细胞 的增殖。
实施例 10: 脂肽抑制金黄色葡萄球菌对小鼠的感染。
将 8周的小鼠背部毛发脱去, 24小^后, 皮间注射实施例〗所得脂肽或 PBS (对照组), 脂肽剂量为 2mg/kg, 22小^†后再一次皮间注射脂肽, 2·3小时后, 在相同位置注射
OD600-0.7-0.8的金黄色葡萄球菌。金黄色葡萄 菌注射前与含 2% cytodex beads的 PBS混合 均匀。 金黄色葡萄球菌的剂量为每只 ΙΟΟμΙ ( 1.75-2xl0 7 CFU 每天观察小鼠背部皮肤的感染 情况并拍照。 三天后取对照组和脂肽组小鼠感染部位的皮趺 、 肝脏、 膊脏, 组织匀浆后, 梯 度稀释检测感染部位细菌的数量。
如图 12A所示, 分别用两组小鼠进行实验。 与对照组的小鼠 1、 小鼠 3相比较, 脂肽组的 小鼠 2、 小鼠 4的皮肤感染的病灶面积明显小, 可见脂肽明显抑制金黄色葡萄球菌对小鼠皮 肤的感染。 如图 12B所示, 实验统计结果表明, 与对照组相比较, 脂肽明显有效地控制感染 面积并抑制金黄色葡萄球菌对小鼠皮肤的感染 。 如图 12C所示, 脂肽注射组的小鼠体重显著 高于 PBS组。 如图 121〕、 图 12E所示, 脂肽注射组的小鼠皮肤、 肝脏细菌含量显著低于 PBS 注射组。 如图 12F所示, 脾脏中未检测出脂肽组与对照组之间的明显差 异。
实施俩 11 : 脂肽激活 TLR2诱导防御素的表达
分别提取了 Π^2 + ' /+ 小鼠和 r2- 小鼠的角质形成细胞, 用实施例 1所得脂肽刺激 2411, 提取 RNA, real-time RT-PCR检测 mBD4的表达。 如图 13所示, 实验结果表明, 脂肽可以 诱导 Ϊ7Γ2 +/+ 小鼠角质形成细胞抗菌肽 m:BD4的表达, 但是在 Tlrf 小鼠的角质形成细胞没有 看到明显变化。
如实施例 6, 在 27r2 4 小鼠和 nr2- A 小鼠上分别注射 PBS (对照组)或实施倒 1所得脂 肽, 然后注射 OD 6(XF :0,6-0.8的金黄色葡萄球菌 (1.75-2xl0 7 CFU ) ;!, 检測脂肽注射后小鼠抵 抗金黄色葡萄球菌感染的能力。 如图 14A、 图 14C所示, 实验结果表明, 脂肽注射的 n +A 小鼠可以抵抗金黄色葡萄球菌的感染。
但是, 如图 14B、 图 14C所示, 脂肽注射的 77r 2敲除小鼠 Tir ) 却不能抵抗金黄色 葡萄球菌的感染。 如图 14E、 图 14F、 图 14G所示, 皮趺、 肝脏、 脾脏中的金黄色蔔萄球菌 的数目没有显著性差异。 可见脂舦是通过结合 ΠΓ 2来抵抗金黄色葡萄球菌的感染。
实施例 12: 脂肽通过激活 Ρ38 ΜΑΡΚ.信号通路诱导防御素的表达。
用 PBS、 实施例 1所得脂肽、 SB202190(p38 MAPK抑制剂)、 实施倒 1所得脂肽加 SB202190分别刺激 ΝΉΕΚ细胞, 如图】 5A、 图 15B所示, 加入实施例 1所得脂舦可以显著 性地诱导人 β防御素 - hBDs (liBD2 , liBD3) 的表达, 而加入了抑制剂之后則不能诱导 hBDs 的表达。
分离小鼠的角质形成细胞, 用 PBS、 实施例 1所得脂肽、 SB202190(.p38 MAPK抑制剂)、 实施例 1所得脂肽加 SB202190分别刺激。 实验结果如图 16 A、 图 16B所示, 实施例 1所得 脂肽可以诱导小鼠角质形成细胞防御素的表达 , 加入 SB202190将 p38 MAPK信号通路抑制 之后, 实施例 1所得脂肽不能诱导小鼠角质形成细胞防御素 表达。 说明脂肽诱导小鼠角质 形成细胞产生防御素也是通过 p38 MAP 信号通路。
实施例 13: 脂肽衍生物诱导防御素的表达
在式(1 ) 的基础上, 改变肽链或脂链的长度、 实施俩 1所得脂肽亲水性或疏水性获得一 系列不同结构的脂肽衍生物。 委托吉尔生化 (上海) 有限公司合成不同结构的脂肽衍生物, 其结构分别为式 (2)、 ( 3)、 (4)、 (5)、 (6), 通过固相合成方法合成其中的肽链, 通过邻苯 二甲酰丁辛酯和 N-甲基吗琳合成其中的脂肪酸并接在该肽链上 成脂肽衍生物。用不同浓度 的脂肽衍生物刺激人角质形成细胞 细胞 24小时, 然后提取细胞的总 RNA, 反转录成 cDNA后, reai-time RT PCR检测 β -防御素 2 (hBD2) 和 β ··防御素 3 (hBD3) 的表达。
实验结果表明, 如图 17所示, 脂肽衍生物都可以诱导 ί¾ΐ銜素 2的表达。 图 17A为式(2) 所述脂肽衍生物诱导 防銜素 2 (hBD2) 的表达结果; 图 17B为式 (3 ) 所述脂肽衍生物诱 导 β ·防銜素 2 (hBD2)的表达结果;图 17C为式(4)所述脂肽衍生物诱导 β ··防御素 2 (hBD2) 的表达结果; 图 17D为式 (5) 所述脂肽衍生物分别诱导 β -防御素 2 (hBD2)、 β -防御素 3 (liBD3) 的表达结果; 图 17E为式 (6) 所述脂肽衍生物分别诱导 β -防御素 2 (hBD2)、 β - 防御素 3 ChBD3) 的表达结果, 认结果可以看出式(6)所述脂趺衍生物诱导防 素的效果最 为明显, 其中 6,4 μ Μ的式 (6) 脂肽衍生物可以使 hBD2表达上调 280倍, h:BD3表达上调 25倍, 表达量显著提高。
实施例 14: 脂肽衍生物的细胞毒性以及其对角质形成细胞 增殖的影响。
分别用不同浓度的如式 (2)、 式 (3)、 式 (4)、 式 (5)、 式 (6) 所述脂肽衍生物刺激 NHE 细胞 24h后, 取细胞上清用 LDH细胞毒性检测试剂盒检测脂肽对 NHEK的毒性。 在 细胞中加入 MTT, 检测脂肽衍生物对 NHEK细胞增殖的影响。结果如图 18所示。 图 18A为 式 (2) 所述脂肽衍生物的结果; 图 18B为式 (3) 所述脂肽衍生物的结果; 图 18C为式 (4) 所述脂趺衍生物的结果; 图 18D为式 (5 ) 所述脂肽衍生物的结果; 图】 8E为式 (6) 所述脂 肽衍生物的结果。 实验结果表明, 脂肽衍生物对 NHEK会产生轻微的毒性, 毒性随着脂肽浓 度的升高逐渐升高。 高浓度的脂肽衍生物对 NHEK细胞的增殖也有轻微的抑制作用。 但是这 些毒性都在可接受的范围内。
实施例 15: 脂肽及其衍生物在化妆品、 洗涤用品中的应用。
将式(6)所述脂肽衍生物(终浓度 lffig/mi)与 DMSO (终浓度 25% )、 1†油 (终浓度 25%) 混合均匀形成涂液。 将 8周的小鼠背部毛发脱去, 24h后, 涂抹混合液, 作为脂肽组。 48h后 取一部分小鼠组织抽提 RNA, 利 )¾ realtime RT-PCR检测小鼠 β -防御素 4和 β -防御素 14的 表达。 如图 19A, 图 19B所示, 与对照组相比较, 脂肽组可明显提高小鼠皮肤 β ··防銜素 4和 β—防御素 14的表达。 但是由于小鼠个体之间差异太大, 未表现显著性差异。
检验小鼠皮肤吸收脂肽的情况。 将经涂液涂抹的小鼠皮肤剪下, 组织勾浆后, 离心, 取 上清, 在 Aigiem 1200高效液相色谱仪上检测皮肤对脂肽衍生物 吸收。 结果如图 20所示: 图 20A所示为单独 PBS (对照组) 的 HPLC图, 图 20B所示为脂肽衍生物组的 HPLC图, 箭 头所示位置为脂肽衍生物的出峰, 出峰时间为 26.37nnin。 在小鼠皮肤表面涂抹脂肽衍生物 48h之后,取皮肤匀浆后,离心取上清上样到 HPLC上,可以看到在 26.30min出现一与图 20B 相同的脂舦峰图, 如图 20D所示。 由于色谱柱温度、 环境温度或机器本身的影响, 同一种物 质两次实验的保留时间可能会出现一定的漂移 , 图 20B与图 20D中脂肽衍生物保留时间相差 0.07min, 可以认定为同一物质。 如图 20C所示, 对照组在 26,37mii 左右没有出现与图 20B 相似的峰。 可见小鼠皮肤可以吸收脂肽衍生物, 进而诱导防御素的表达, 抑制病原菌的感染。
将如式 (1 )所示的脂肽 (终浓度 lmg/ml) 与 DMSO (终浓度 25% )、 甘油 (终浓度 25%) 混合均匀形成涂液, 采用与上述相同的实验方法, 得到的实验结果同上, 表明涂抹如式 (1 ) 所示的脂肽的小鼠, 其皮肤可以吸收该脂肽, ϋ皮肤 β -防御素 4和 β -防御素 14的表达明显 提高, 捭制病原菌的感染。