昆虫抗菌肽的作用机制

抗菌肽的确切作用机制目前还在深入研究中，研究人员提出多种理论假设来解释抗菌肽抑制或杀灭微生物的过程。但是抗菌肽的抗菌机制研究只针对个别几种抗菌肽，所以目前还没有一个能够涵盖所有种类抗菌肽作用机理的假说，且不确定哪种假说更接近真实情况。

1、 抗菌肽与细胞膜的相互作用

抗菌肽能够与细胞膜表面相互作用，使膜的通透性改变。阳离子抗菌肽的正电荷区域与细胞膜上的负电荷区域相互作用，使抗菌肽分子的疏水端插入细胞膜的脂质膜中，进而改变脂质膜结构。抗菌肽与细胞膜作用后形成跨膜电位，打破酸碱平衡，影响渗透压平衡，抑制呼吸作用，总之抗菌肽与膜的相互作用直接关系到抗菌肽的抗菌活性。目前，常用的至少有4个模型来描述抗菌肽的作用机制。A为聚集体模型(aggregate channel)，即抗菌肽与细胞膜上的磷脂分子结合成复合物，一旦复合物崩溃，抗菌肽就进入到细胞内，细胞膜也因受到弯曲张力导致细胞死亡。如：鲎肽等。B为环孔模型(toroidal)，认为聚集的抗菌肽分子是垂直嵌入到细胞膜上，其疏水区的位移可以使细胞膜疏水中心形成裂口，引发磷脂单分子层向内弯曲，形成一个直径为1~2 nm的环孔。如：magainins等。C为桶板模型(barrel-stave)，有研究人员指出结合于细胞膜表面的抗菌肽相互聚集，以多聚体的形式插入细胞膜双分子层中，因而形成一个跨膜离子通道。离子通道的形成使外界的水分子和离子等可以渗入到细胞内部，细胞质也可以外流。严重时细胞膜会崩裂导致细胞死亡。D为地毯模型(carpet-like)，抗菌肽先是平行排列在细胞膜上，当数量达到一定程度时就像地毯一样覆盖在膜表面，以“去垢剂”的作用方式破坏细胞膜而引起细胞死亡。此模型中，地毯模型无需抗菌肽的特殊结构，也无需形成孔道，但抗菌肽的正电荷需要分布于多肽全长，且在整个过程中抗菌肽始终与脂质头端作用而无多肽垂直重排过程。

2、抗菌肽干扰靶标的能力

抗菌肽除了作用于细胞膜，还可以作用于细胞内的其他靶标。抗菌肽在进入细胞之后，通过与细胞内靶标的特异性结合干扰细胞代谢，达到抑制和杀灭细菌的目的。此理论解释了许多抗菌肽在非常低的浓度下仍然能够导致细菌死亡的现象。抗菌肽主要通过以下几个方面在细胞内发挥作用：1)与细胞内的酸性物质结合，阻断DNA复制和RNA合成；2)影响蛋白质的合成；3)抑制细胞壁的合成，阻碍细胞分裂；4)抑制细胞内酶活性等。Nan等通过对indolicidin的修饰，发现其类似物IN-3和IN-4可以透过大肠杆菌质膜，在细胞内积累并与DNA分子结合。Yenugu等发现抗菌肽HE2alpha、HE2betal或HE2beta2处理的大肠杆菌也能抑制其蛋白质的合成，而且电镜观察到细菌细胞膜的变化和胞内容物的泄露。Hasper等研究证明，nisin可将Lipid Ⅱ从细胞壁合成位点或隔膜处移除，以阻断细胞壁的合成。Vincent等研究发现，由大肠杆菌质粒编码的细菌素microcin J25与RNA聚合酶集合后，可阻断RNA聚合酶中碱基运输和合成过程中副产物的排出，从而阻止碱基与酶的活性中心集合，抑制RNA聚合酶的活性。

综上所述，抗菌肽的抗菌机制复杂，抗菌肽不但能够杀灭大量细菌，还能杀伤肿瘤细胞、真菌、病毒、寄生虫等。抗菌肽的作用对象虽然种类繁多，但共同的特点是作用于有膜成分的靶标。