伊枯草菌素及其抗菌机理

摘 要:

伊枯草菌素(iturin)是由枯草芽孢杆菌产生的一种具有环脂肽结构的两亲化合物。所有枯草芽孢杆菌都能够产生伊枯草菌素。伊枯草菌素家族包括伊枯草菌素A、杆菌抗霉素L、D、F,抗霉枯草菌素(Mycosubtilin)和Bacilopeptins。伊枯草菌素A具有广谱抗真菌性、低毒以及低变态反应的特点,其抗菌活性主要通过破坏病原菌的细胞膜或细胞壁来实现。

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伊枯草菌素(iturin)是由枯草芽孢杆菌产生的一种具有环脂肽结构的两亲化合物,疏水部分是β-氨基脂肪酸,由14-17个碳原子组成,亲水部分为肽链,是7个α-氨基酸通过由脂肪酸的氨基与C-末端氨基酸的羧基形成的酰胺键成环。所有的枯草芽孢杆菌都能够产生伊枯草菌素。

伊枯草菌素家族(iturin lipopeptide family)包括伊枯草菌素A、杆菌抗霉素(Bacillomycin)L、D、F,抗霉枯草菌素(Mycosubtilin)和Bacilopeptins。伊枯草菌素A是伊枯草家族中应用最为广泛的一种。

由于伊枯草菌素为两亲化合物,除了具有表面活性作用外,还具有溶血作用,对人红血球和酵母菌原生质体均有溶解作用。它是最早发现的具有抗菌活性的抗生素之一,早在20世纪50年代,伊枯草菌素A就用于治疗人和动物的皮肤真菌病,由于它具有广谱抗真菌性、低毒以及低变态反应的特点,使其成为了一种很有价值的抗真菌药物,目前已被广泛地应用于医药、多种农作物病害防治及果蔬保鲜等方面。

伊枯草菌素抗菌的作用机理主要包括两部分:

1、破坏病原菌细胞膜

当伊枯草菌素作用于病原菌时,首先插入到细胞膜内,然后自发聚集或是与膜脂类聚集形成寡聚结构,形成离子通道导致细胞内大量离子的流失,从而起到破坏病原菌的目的。实验研究表明,当伊枯草菌素A作用于质膜时,膜的导率G会升高,并且脂质双分子层上结合的伊枯草菌素越多,形成的微孔越多,导致离子的通透性越强,而且形成的离子通道并不相互作用,它们开放和关闭的转换是固定的,同时这些离子通道还表现出对阴阳离子的选择性。研究还发现伊枯草菌素之间的相互作用比与膜上脂质的相互作用更强,而且伊枯草菌素可能形成一种完全相互交叉的双层膜的微囊。有研究发现,伊枯草菌素能够迅速引起细胞膜损伤,致使细胞通透性发生改变,细胞内物质外泄,达到抑制真菌孢子萌发、菌丝体生长的效果。

2、破坏病原菌的细胞壁

当伊枯草菌素作用于真菌时,可引起供试真菌呈现球形膨胀,而且随着浓度的增大和作用时间延长,球形膨胀的程度和发生频率也增加。有人用同位素标记法研究发现伊枯草菌素可抑制细胞(1,3)-β-葡聚糖合成酶的活性,破坏真菌细胞壁的合成,造成真菌细胞壁组分(1,3)-β-D-葡聚糖的缺损,从而抑制病原真菌的生长。

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