技术领域:
本发明涉及一种抗白色念珠菌抗菌肽的制取方法,尤其是一种抗白 色念珠菌抗菌肽的生化制取方法。
背景技术:
抗菌肽(antibacterial peptides,ABP)是由生物体基因编码、相对分 子质量小,具有抗菌活性的肽类物质的总称。它是宿主产生的一类抵抗 外界病原体感染的小分子多肽,广泛存在于昆虫、植物、动物和人体 内,除有抗细菌、真菌和病毒等病原体作用外,还具有抗肿瘤细胞作 用。因此,抗菌肽又称为肽抗生素(peptide antibiotics)。它是机体非特 异性免疫的重要组成部分,是生物体抗感染免疫的古老机制,所以又叫 做″第二防御体系″。研究表明,抗菌肽具有抗菌活性强、广谱抗菌、热 稳定性及不易产生耐药性等优点。同时还有高效的抗真菌和(或)抗病毒 和(或)原虫和(或)抗肿瘤活性。在临床感染菌对传统抗生素耐药性日益 严重的今天,人们希望抗菌肽成为继传统抗生素之后的又一类新型抗感 染药物。随着分子生物学技术的发展,抗菌肽已成为近年来分子免疫学 和分子生物学的研究热点。研究的内容包括:抗菌肽的分离与纯化,氨 基酸序列的分析;蛋白质构型与功能的关系,抗菌肽的作用机理;应用 基因工程技术克隆和表达抗菌肽基因;改造合成抗菌肽基因以及动植物 的转抗菌肽基因工程等。
近年来,随着抗生素的应用和滥用,耐药菌株不断增加,向抗感染 治疗提出了严峻的挑战。根据美国《新闻周刊》报道,早在1992年全美 国就有13300名患者死于抗生素耐药性细菌感染。现在已有抗所有抗生 素的耐药菌株出现。为了解决这一问题,人们一方面对传统抗生素进行 结构改造以对付细菌的耐药性,另一方面,人们研究和开发新型的药 物。抗菌肽与传统抗生素相比,其不同点在于抗菌肽的作用靶位点是病 原体细胞膜,因此不易产生耐药性,尤其是抗菌肽能特异性的抑制肿瘤 细胞,而对正常细胞没有毒害作用,这给抗癌药物的开发带来了新的希 望。美国、英国皇家医学会将抗菌肽列为21世纪抗癌首选药物。另外, 抗真菌肽的发现,对人们棘手的真菌病治疗提供了新的思路。
目前,许多抗菌肽都被开发成药物,但天然抗菌肽的产量非常有 限,合成肽价格非常昂贵,这将成为开发新药的一个瓶颈。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种具有抗白色念珠菌抗菌肽的生化制取方 法。
本发明的特征在于由以下方法来实现;
一、样品处理:
将100-200g绵羊生殖道剪碎成0.5-1.2cm2的小块,9000-12000r/min离 心5-20min,零下10-20℃冻融3-4次,用超声波细胞破碎仪破碎细胞,按 1∶1.5-3体比加入浓度为5-30%乙酸,在3-5℃搅拌浸提20-26h,然后在3-5 ℃时,将浸提混合物在高速冷冻离心机上用10000-15000r/min离心20- 30min,收集上清透析,测定蛋白浓度,冷冻干燥,零下10-20℃低温保 存,取0.1-1mg重新溶解在浓度为0.01-0.05%乙酸中用于检测活性;(本 文中涉及的百分比浓度,除另加说明外均指体积百分比)
二、抗菌肽初级分离;
用凝胶过滤色谱方法进行初级分离:在室温下将48-53.0g交联葡聚 糖凝胶G-50(Sephadex G-50),溶解于480.0-530.0mL去离子水中澎胀20- 26h,采用真空泵脱除凝胶中气体后,进行装柱使其成φ1cm×15- 100cm柱,先用0.15-0.25N氢氧化钠清洗液冲洗2-4h,再用浓度为0.1-0. 05mol/L,pH值为5-7乙酸铵洗脱液平衡柱子,将样品重悬在上述洗脱液 中,以9000-12000r/min离心10-20min,取上清上样,洗脱流速18-20mL/ h,收集目的峰,整个洗脱过程在0-10℃环境中进行,用吸光值200- 300nm检测洗脱峰,收集后冷冻干燥,重新溶解在浓度为0.01-0.05%乙 酸中,测定蛋白浓度、检测抗菌活性;
三、抗菌肽的精分离:
用反相高效液相色谱方法进行精分离:将凝胶过滤色谱有抗菌部分 进行第二步分离纯化,将样品重悬在浓度为0.01-0.05%乙酸洗脱液中, 在0-10℃时以9000-12000r/min离心10-20min,取上清上样于反相高效液 相色谱柱(Hypersil BDS C18 RP-HPLC column),柱长为0.2-0.5cm×20- 100cm,用含浓度为0.08-0.11%三氟乙酸的水和含浓度为0.08-0.11%三 氟乙酸的乙腈按990-999∶1-10的体积比构成的洗脱液进行梯度洗脱,吸光 值200-300nm检测洗脱峰,收集冷冻干燥,测定蛋白浓度、检测抗菌活 性;
四、绵羊抗菌肽的抗菌活性检测:
采用肉汤稀释法:将标准菌株在灭菌MH肉汤琼脂平板上过夜培养 ,挑取菌落接种于MH肉汤培养基中,用摇床过夜培养,转速为180- 200r/min、温度为35-38℃,将培养后的菌液稀释至2×105CFU/ml,在 无菌酶标板上第1孔中加80-90ul,MH肉汤培养基,第2-11孔中各加入 50ul MH肉汤培养基,第一孔再加入10-20ul,经孔经为0.01-0.22μm滤 膜过滤后的溶解于浓度为0.05-0.01%乙酸的绵羊抗菌肽样品,充分混匀 后取50ul再加入第2孔,依次倍比稀释,从第10孔中吸出50ul弃去,第11 孔加50ul培养后的菌液作为扫描对照,再向第12孔中加50ul MH肉汤培 养基,混匀后在35-38℃时在摇床上以150-200r/min培养18-24h,用酶标 仪在600nm波长处对平板进行扫描,抗菌肽的MIC的确定按照比对照孔 11孔的浑浊程度低50%以上的最小质量浓度计算,结果如下表显示:
绵羊生殖道提取物最小抑菌浓度;
菌株 MIC50(ug/ml)
大肠杆菌ATCC25922 12
金黄色葡萄球菌ATCC2592 10
链球菌ATCC55121 24
白色念珠菌ATCC2002 4
或采用薄层琼脂糖孔穴扩散法:每毫升含105-6细菌或孢子的菌液均 匀涂布于固体LB培养基表面,将经过灭菌的0.5cm直径的滤纸片置于培 养基表面,滴加6-10ul的待测样品溶液,于35-38℃下培养18-20小时,观 察抑菌圈形成与否,有抑菌圈形成的表明有抗菌活性;
五、绵羊抗菌肽的溶血活性检测:
采兔血,将兔血与阿氏液,按1∶1体积比混合置于离心管中,离心转 速1500-2000r/min,离心5-10min,用生理盐水洗涤至上清液不再呈红色 为止,将上述洗涤好的红细胞加生理盐水稀释成107-108浓度的悬浮 液,上述稀释好的悬浮液与溶解于生理盐水中的不同浓度的抗菌肽样 品,在35-38℃时,保温20-30min,再离心1500-2000r/min,5-10min,上 清液于540nm波长处测吸收值,阴性对照使用生理盐水,阳性对照使用T riton X-100,结果显示绵羊生殖道抗菌肽具有7.6%的溶血活性;
六、绵羊抗菌肽纯度鉴定:
分离纯化得到纯品采用HPLC和MALDI-TOF-MS鉴定,首先用HPLC 对分离纯化得到的绵羊抗菌肽进行纯度鉴定,将绵羊抗菌肽溶解在浓度 为0.08-0.11%三氟乙酸水溶液中,在0-4℃时以9000-12000r/min,离心10 -20min,取上清上样10-15ul上C18柱,用含有浓度为0.08-0.11%的三氟 乙酸的水和含有浓度为0.08-0.11%的乙腈按999∶1体积比构成的洗脱液, 反复冲洗柱子,保证柱子中的杂质及吸附的蛋白质被彻底的清洗,并以 18-20mL/h进行洗脱分离,得到的抗菌肽纯品,如图3,再利用MALDI- TOF-MS做进一步鉴定,将纯品稀释成104-6mol/l的水溶液,吸取10-15ul 置于小塑料管中,加入10-15ul芥子酸混匀,取1-2ul此溶液滴在进样伸头 上,调整真空度为1.3×10-4Pa时,抽空除去溶剂,使样品与基质混合液 在探头上形成均匀的结晶,在电压为15-30kv,激光波长为377nm时,在 仪器上直接测定样品的纯度和分子量。如图4,最终结果显示,该抗菌 肽是一种单链的多肽,其分子量是4820.47Da,等电点为6.96,呈酸 性;
七、保存;在零下20-80℃的低温下保存。
上述的吸光值最好为215-285nm。
上述的反相高效液相色谱柱,柱长最好为0.4-0.5cm×20-50cm。
本发明制取的抗菌肽具有热稳定性高,耐受蛋白酶水解的能力,可 有效抑制革兰氏阳性、阴性和真菌的生长,且具有分离提纯工艺快速、 高效,回收率高等特点,可广泛用于兽药、防腐剂、医药产品等领域。
附图说明
图1为凝胶过滤层析分离纯化绵羊生殖道抗菌肽结果。
图2为有活性的目的峰进一步利用反相C18高效液相色谱柱分离结 果。
图3为绵羊生殖道抗菌肽质谱鉴定。
图4为绵羊生殖道抗菌肽纯度鉴定。
具体实施方式:
实施例1:
一、样品处理;
将100g绵羊生殖道剪碎成0.5-1.2cm2的小块,9000r/min离心10min, 零下10℃冻融3次,用超声波细胞破碎仪破碎细胞,按1∶2体积比加入浓 度为5%乙酸在4℃搅拌浸提24h,然后将浸提混合物在高速冷冻离心机上 10000r/min,在4℃时,离心25min,收集上清透析,测定蛋白浓度,冷 冻干燥,零下10℃低温保存,取少量重新溶解在浓度为0.01%乙酸中用 于检测活性。
二、抗菌肽初级分离;
用凝胶过滤色谱方法进行初级分离:在室温下将48g交联葡聚糖凝 胶G-50溶解于480mL去离子水中澎胀20h,采用真空泵脱除凝胶中气体 后,进行装柱使其成φ1cm×15cm柱,先用0.15N氢氧化钠清洗液冲洗 2h,再用浓度为0.1mol/L,pH值为5乙酸铵洗脱液平衡柱子,将样品重 悬在上述洗脱液中,以9000r/min离心10min,取上清上样,洗脱流速18 mL/h,收集目的峰,整个洗脱过程在4℃环境中进行,用吸光值200nm 检测洗脱峰,收集后冷冻干燥,重新溶解在浓度为0.01%乙酸中,测定 蛋白浓度、检测抗菌活性。
三、抗菌肽的精分离;
用反相高效液相色谱方法进行精分离:将凝胶过滤色谱有抗菌部分 进行第二步分离纯化,将样品重悬在浓度为0.01%乙酸洗脱液中,在4℃ 以9000r/min离心10min,取上清上样于反相C18高效液相色谱柱,柱长 为0.2cm×20cm,用含浓度为0.0.8%三氟乙酸的水和含浓度为0.08% 三氟乙酸的乙腈按999∶1的体积比构成的洗脱液进行梯度洗脱,吸光值 200nm检测洗脱峰,收集冷冻干燥,测定蛋白浓度、检测抗菌活性。
四、绵羊抗菌肽的抗菌活性检测;
采用微量肉汤稀释法:将标准菌株在灭菌MH肉汤琼脂平板上过夜 培养,挑取菌落接种于肉汤培养基中,用摇床过夜培养,转速为180r/ min、温度为35℃,将培养后的菌液稀释至2×105CFU/ml,在96孔无菌 酶标板上第一孔中加90ul MH液体培养基,第2-11孔中加入50ul MH液 体培养基,第一孔再加入10ul经孔径为0.22μm滤膜过滤后的溶解于浓度 为0.01%乙酸的绵羊抗菌肽样品,充分混匀后取50ul加入第2孔,依次倍 比稀释,自第10孔吸出50ul弃去,第11孔加50ul菌液(不加抗菌肽)作 为扫描对照,再向第12孔中加50ul MH肉汤,混匀后放置35℃时,在摇 床上以150r/min培养18h,于600nm波长处测定吸光值,用酶标仪在600 nm下对平板进行扫描,肽的MIC的确定按照比对照孔(11孔)的浑浊程度低 50%以上的最小质量浓度计算。
或采用薄层琼脂糖孔穴扩散法:每毫升含105细菌或孢子的菌液均匀 涂布于固体LB培养基表面,将经过灭菌的0.5cm直径的滤纸片置于培养 基表面,滴加10ul的待测样品溶液,于35℃培养18小时,观察抑菌圈形 成与否,有抑菌圈形成的表明有抗菌活性。
五、绵羊抗菌肽的溶血活性检测
采兔血,将兔血与阿氏液,按1∶1体积比混合置于离心管中,用转 速为2000r/min离心,5min,用生理盐水洗涤至上清液不再呈红色为止, 将上述洗涤好的红细胞加生理盐水稀释成108浓度的悬浮液,上述稀释好 的悬浮液与溶解于生理盐水的不同浓度的样品在38℃时,保温30min, 再离心2000r/min,10min,上清液于540nm波长处测吸收值。阴性对照使 用生理盐水,阳性对照使用Triton X-100,结果显示绵羊生殖道抗菌肽具 有7.6%的溶血活性。
六、绵羊抗菌肽纯度鉴定;
分离纯化得到纯品采用HPLC和MALDI-TOF-MS鉴定,首先用HPLC 对分离纯化得到的绵羊抗菌肽进行纯度鉴定,将绵羊抗菌肽溶解在浓度 为0.08-%三氟乙酸水溶液中,在4℃时以9000r/min,离心10min,取上清 上样10ul上C18柱,用含有浓度为0.08%的三氟乙酸和含有浓度为0.08% 的乙腈按999∶1的体积比构成的洗脱液进行洗脱,反复冲洗柱子,保证柱 子中的杂质及吸附的蛋白质被彻底的清洗,并以18mL/h进行洗脱分离,得 到的抗菌肽纯品,再利用MALDI-TOF-MS做进一步鉴定,将纯品稀释成 106mol/l的水溶液,吸取10ul置于小塑料管中,加入15ul芥子酸混匀,取 1ul此溶液滴在进样伸头上,调整真空度为1.3×4Pa时,抽空除去溶剂, 使样品与基质混合液在探头上形成均匀的结晶,在电压为15kv,激光波 长为377nm时,在仪器上直接测定样品的纯度和分子量。最终结果显 示,该抗菌肽是一种单链的多肽,其分子量是4820.47Da,等电点为6. 96,呈酸性;
七、保存;在零下20℃的低温下保存。
实施例2:
一、样品处理;
将200g绵羊生殖道剪碎成0.5-1.2cm2的小块,12000r/min离心5min, 零下10℃冻融3次,用超声波细胞破碎仪破碎细胞,按1∶3体积比加入浓 度为5%乙酸在3℃搅拌浸提26h,然后将浸提混合物在高速冷冻离心机上 15000r/min,在3℃时,离心30min,收集上清透析,测定蛋白浓度,冷 冻干燥,零下20℃低温保存,取1mg重新溶解在浓度为0.01%乙酸中用 于检测活性。
二、抗菌肽初级分离;
用凝胶过滤色谱方法进行初级分离:在室温下将53g交联葡聚糖凝 胶G-50溶解于530mL去离子水中澎胀26h,采用真空泵脱除凝胶中气体 后,进行装柱使其成φ1cm×100cm柱,先用0.25N氢氧化钠清洗液冲 洗4h,再用浓度为0.05mol/L,pH值为7乙酸铵洗脱液平衡柱子,将样 品重悬在上述洗脱液中,以12000r/min离心20min,取上清上样,洗脱流 速20mL/h,收集目的峰,整个洗脱过程在10℃环境中进行,用吸光值 285nm检测洗脱峰,收集后冷冻干燥,重新溶解在浓度为0.05%乙酸 中,测定蛋白浓度、检测抗菌活性。
三、抗菌肽的精分离;
用反相高效液相色谱方法进行精分离:将凝胶过滤色谱有抗菌部分 进行第二步分离纯化,将样品重悬在浓度为0.05%乙酸洗脱液中,在10 ℃以12000r/min离心20min,取上清上样于反相C18高效液相色谱柱,柱 长为0.5cm×100cm,0.1%,用含浓度为0.11%三氟乙酸的水和含浓度 为0.11%三氟乙酸的乙腈按990∶10体积比构成的洗脱液进行梯度洗脱,吸 光值285nm检测洗脱峰,收集冷冻干燥,测定蛋白浓度、检测抗菌活 性。
四、绵羊抗菌肽的抗菌活性检测;
采用微量肉汤稀释法:将标准菌株在灭菌MH肉汤琼脂平板上过夜 培养,挑取菌落接种于灭菌试管的MH肉汤中,用摇床过夜培养,转速为 200r/min、温度为38℃,将培养后的菌液稀释至2×105CFU/ml,在96孔 无菌酶标板上第一孔中加80ul MH液体培养基,第2-11孔中加入50ul MH液体培养基,第一孔再加入20ul经孔径为0.01μm滤膜过滤后的溶解 于浓度为0.05%乙酸的绵羊抗菌肽样品,充分混匀后取50ul加入第2孔, 依次倍比稀释,自第10孔吸出50ul弃去,第11孔加50ul菌液(不加抗菌 肽)作为扫描对照,再向第12孔中加50ul MH肉汤,混匀后放置38℃ 时,在摇床上以200r/min培养24h,于600nm波长处测定吸光值,用酶标 仪在600nm下对平板进行扫描,肽的MIC的确定按照比对照孔(11孔)的浑 浊程度低50%以上的最小质量浓度计算。
或采用薄层琼脂糖孔穴扩散法:每毫升含106细菌或孢子的菌液均匀 涂布于固体LB培养基表面,将经过灭菌的0.5cm直径的滤纸片置于培养 基表面,滴加6ul的待测样品溶液,于38℃培养20小时,观察抑菌圈形成 与否,有抑菌圈形成的表明有抗菌活性,进一步利用微量肉汤稀释法进 行最小抑菌浓度的测定。
五、绵羊抗菌肽的溶血活性检测
采兔血,将兔血与阿氏液,按1∶1体积比混合置于离心管中,用转 速为1500r/min离心,10min,生理盐水洗涤至上清液不再呈红色为止, 将上述洗涤好的红细胞加生理盐水稀释成107浓度的悬浮液,上述稀释好 的悬浮液与溶解于生理盐水的不同浓度的样品在35℃时,保温20min, 再离心1500r/min,5min,上清液于540nm波长处测吸收值。阴性对照使 用生理盐水,阳性对照使用Triton X-100,结果显示绵羊生殖道抗菌肽具 有7.6%的溶血活性。
六、绵羊抗菌肽纯度鉴定;
分离纯化得到纯品采用HPLC和MALDI-TOF-MS鉴定,首先用HPLC 对分离纯化得到的绵羊抗菌肽进行纯度鉴定,将绵羊抗菌肽溶解在浓度 为0.11%三氟乙酸水溶液中,在0℃时以12000r/min,离心20min,取上 清上样15ul上C18柱,用含有浓度为0.11%的三氟乙酸和含有浓度为0. 011%的乙腈按990∶10的体积比构成的洗脱液进行洗脱,反复冲洗柱子, 保证柱子中的杂质及吸附的蛋白质被彻底的清洗,并以20mL/h进行洗脱 分离,得到的抗菌肽纯品,再利用MALDI-TOF-MS做进一步鉴定,将纯 品稀释成104mol/l的水溶液,吸取15ul置于小塑料管中,加入10ul芥子酸 混匀,取1ul此溶液滴在进样伸头上,调整真空度为1.3×10Pa时,抽空 除去溶剂,使样品与基质混合液在探头上形成均匀的结晶,在电压为 30kv,激光波长为377nm时,在仪器上直接测定样品的纯度和分子量。 最终结果显示,该抗菌肽是一种单链的多肽,其分子量是4820.47Da, 等电点为6.96,呈酸性;
七、保存;在零下80℃的低温下保存。