CN105440105A - 一种具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽，属于生化技术领域。本发明以含有炔丙基甘氨酸和叠氮基赖氨酸的前体肽作为底物，以CuSO4·5H2O为催化剂，抗坏血酸钠为抗氧化剂，水-N,N-二甲基甲酰胺混合液为溶剂，采用点击化学的1,3-偶极环加成反应24~28小时，产生一个1,4-二取代-1<i>H</i>-1,2,3-三唑结构将上述两个前体肽链接而得。通过对常见的标准菌以及临床分离耐药菌的抗菌实验，表明本发明合成的J-RR-1肽具有较强的抗菌活性和抗临床分离耐药菌活性，同时对胰酶具有较高的稳定性。因此，肽在制备临床治疗药物方面具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物化学技术领域，涉及一种D型氨基酸的组合抗菌肽，尤其涉及一种具有具有高稳定性及抗耐药活性的D型氨基酸组合抗菌肽及其制备合成方法。
背景技术
感染性疾病的普遍发生严重威胁着人类健康，抗生素作为抵抗感染性疾病的一线药物被广泛使用。但是，抗生素滥用导致了耐药问题的出现，因此新型抗菌药物的研发成为近些年来的研究热点。抗菌肽（Antimicrobialpeptides）是先天免疫效应中的重要成分，广泛存在于原核生物、植物、昆虫、两栖动物和哺乳动物体内，具有抗菌谱广、特异性高等生物活性特点，同时还具有调节宿主免疫的作用。抗菌肽的抗菌机制不同于普通抗生素，抗菌机制一般包括①快速破坏菌膜，使菌体内容物泄露，细菌死亡；②抗菌肽与细菌细胞内容物（如DNA或RNA）作用，干扰细菌细胞正常的合成和代谢，导致菌体死亡。因此，抗菌肽不易诱导耐药性的产生。
抗菌肽通常是由L型氨基酸构成的小分子多肽，由于体内含有多种降解酶，可与抗菌肽序列中某些位点特异性结合导致抗菌肽在体内被降解而失活，而大大限制了其的应用。有报道称抗菌肽序列中存在非对映体的D型氨基酸能使其在酶环境中稳定性增强，同时不影响其抗菌活性。研究表明，局部D型氨基酸替换膜活性肽是一种增强体内稳定性而不影响其二级结构和活性的有效方法（HongSY,OhJE,LeeKH.EffectofD-aminoacidsubstitutiononthestability,thesecondarystructure,andtheactivityofmembrane-activepeptide.[J].BiochemicalPharmacology,1999,58(11):1775-1780）。
点击化学主要用于研发和制造可用于医学诊断和新药开发的新型生化标记物。目前，它被认为是一项非常理想的技术，已经被应用于药物开发。点击化学的代表是Cu催化的叠氮基和炔基的1,3-偶极环加成反应。产物中的1,4-二取代-1,2,3-三唑结构被认为是一种新型的药效团，有极大地潜力可以将其运用到抗癌、抗菌、HIV酶抑制剂等研究中（AgalaveSG,MaujanSR,PoreVS，etal.Clickchemistry:1,2,3-triazolesaspharmacophores[J].ChemAsianJ，2011，6(10)：2696-2718）。有报道将抗菌肽以点击化学的方法进行侧链连接有助于提高抗菌肽对细胞膜的穿透能力（ChristopherJ,etal.EnhancedMembranePoreFormationbyMultimeric/OligomericAntimicrobialPeptides,Biochemistry2007,46,13437-13442）。
因此，我们采用对抗菌肽局部D型氨基酸替换，同时应用点击化学，用1,2,3-三唑结构侧链链接抗菌肽，合成一种新型组合抗菌肽，以期增强抗菌活性和酶解稳定性，并具有很好的临床药用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有具有高稳定性及抗耐药活性的D型氨基酸组合抗菌肽。
本发明的另一目的是提供这种上述具有高稳定性及抗耐药活性的D型氨基酸组合抗菌肽的合成方法。
一、具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽
本发明具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽，是由一个1,4-二取代-1H-1,2,3-三唑结构将N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽和N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽链接而得。记为J-RR-1。其结构式如下所示：
。
二、具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备
本发明具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，是以N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽和N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽为底物，以CuSO4·5H2O为催化剂，以抗坏血酸钠为抗氧化剂，以水和N,N-二甲基甲酰胺的混合液为溶剂，采用点击化学的1,3-偶极环加成反应24~28小时，产生一个1,4-二取代-1H-1,2,3-三唑结构将上述两个前体肽链接而得。
所述N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽的序列为Ac-Pra-D-Arg-Arg-Trp-Trp-D-Arg-Phe-NH2，记为Ac-Pra-RW-1。
所述N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽的序列为Ac-Lys(N3)-D-Arg-Arg-Trp-Trp-D-Arg-Phe-NH2，记为Ac-Nle(N3)-RW-1。
N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽与N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽的摩尔比为1:0.1~1:10。
所述催化剂CuSO4·5H2O的用量为N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽摩尔量的1~30倍。
所述抗氧化剂抗坏血酸钠的用量为N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽摩尔量的2~50倍。
所述水与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，水与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1000:1~1:1。
上述反应式如下所示：
图1为上述合成的D型氨基酸组合抗菌肽J-RR-1的质谱图。经计算为：J-RR-1的分子量为2343，等于它们各自前体肽分子量之和。与我们理论计算的结果一致。证明我们合成的产物与我们设计的抗菌肽结构一致。
图2为上述方法合成的D型氨基酸组合抗菌肽J-RR-1的纯度分析图。由图2的结果显示，本发明合成的组合抗菌肽J-RR-1的纯度为100.00%。
三、目标肽J-RR-1的体外抑菌实验
1、对标准菌株的抑菌实验
采用常见的二倍稀释法测定药物的最小抑菌浓度，即MIC值。结果重复三次以上的平行实验。结果见表1。
2.对耐药菌株的抑菌实验
采用常见的二倍稀释法测定药物的最小抑菌浓度，即MIC值。结果重复三次以上的平行实验。结果见表2。
表1、2的结果表明，新型组合抗菌肽J-RR-1与母肽RW相比，抗菌活性显著提高，同时产生良好的对抗耐药菌的活性，对临床分离的耐药菌株均不产生耐药性。而临床上常见的抗生素作用耐药菌均出现耐药性，对其不产生抗菌作用。
3、酶解稳定性实验
为了考察本发明合成的组合抗菌肽在胰酶环境中的稳定程度，我们测定了母肽RW及抗菌肽J-RR-1与不同浓度胰酶共孵育1h、6h时对大肠杆菌的抑杀能力（见图3）。图3的结果显示，母肽RW在胰酶存在的环境中大大丧失了抗菌活性，而抗菌肽J-RR-1保持了抗菌活性。说明发明合成的组合抗菌肽在胰酶环境中具有很好的稳定性。
综上所述，本发明合成的D型氨基酸组合抗菌肽J-RR-1具有较强的抗菌活性和抗临床分离耐药菌活性，同时对胰酶具有较高的稳定性。因此，可用于制备临床抗菌药物，即以该组合抗菌肽J-RR-1为活性成分，按药物学的常规工艺和辅料制备成内服制剂或外敷制剂。
附图说明
图1为J-RR-1的质谱图。
图2为J-RR-1的纯度分析图。
图3分别为抗菌肽与不同浓度胰酶共孵育1h、6h时对大肠杆菌的抑杀能力。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明组合抗菌肽的合成作进一步说明。
实施例1、组合抗菌肽J-RR-1的合成
以H2O和DMF（100:1，V/V)为反应介质，CuSO4·5H2O为催化剂（用量是肽Ac-Nle(N3)-RW-1摩尔量的10倍），抗坏血酸钠为抗氧化剂（用量是肽Ac-Nle(N3)-RW-1摩尔量的15倍），分别将纯化的肽Ac-Pra-RW-1与肽Ac-Nle(N3)-RW-1以1:1的摩尔比，采用点击化学的1,3-偶极环加成反应24h后，将反应液经RP-HPLC纯化得到目标肽J-RR-1，产率为18.4%。纯度为100.00%。产物质谱图见图1，纯度分析图见图2。
实施例2、组合抗菌肽J-RR-1的合成
以H2O和DMF（20:1，V/V)为反应介质，CuSO4·5H2O为催化剂（用量是肽Ac-Nle(N3)-RW-1摩尔量的5倍），抗坏血酸钠为抗氧化剂（用量是肽Ac-Nle(N3)-RW-1摩尔量的20倍），分别将纯化的肽Ac-Pra-RW-1与肽Ac-Nle(N3)-RW-1以2:1的摩尔比，采用点击化学的1,3-偶极环加成反应28h后，将反应液经RP-HPLC纯化得到目标肽J-RR-1，产率为19.6%，产纯度为100.00%。物质谱图见图1，纯度分析图见图2。
实施例3、组合抗菌肽J-RR-1的合成
以H2O和DMF（10:1，V/V)为反应介质，CuSO4·5H2O为催化剂（用量是肽AC-Nle(N3)-RW-1摩尔量的15倍），抗坏血酸钠为抗氧化剂（用量是肽Ac-Nle(N3)-RW-1摩尔量的30倍），分别将纯化的肽Ac-Pra-RW-1与肽Ac-Nle(N3)-RW-1以5:1的摩尔比，采用点击化学的1,3-偶极环加成反应26h后，将反应液经RP-HPLC纯化得到目标肽J-RR-1，产率为18.2%，纯度为100.00%。产物质谱图见图1，纯度分析图见图2。
Claims (9)
1.一种具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽，其结构式如下所示：
。
2.如权利要求1所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽在制备抗菌药物中的应用，其特征在于：以该组合抗菌肽为活性成分，按药物学的常规工艺和辅料制备成内服制剂或外敷制剂。
3.如权利要求1所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，是以N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽和N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽为底物，以CuSO4·5H2O为催化剂，抗坏血酸钠为抗氧化剂，以水与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液为溶剂，采用点击化学的1,3-偶极环加成反应24~28小时，产生一个1,4-二取代-1H-1,2,3-三唑结构将上述前体肽链接而得。
4.如权利要求3所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，其特征在于：所述N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽的序列为Ac-Pra-D-Arg-Arg-Trp-Trp-D-Arg-Phe-NH2。
5.如权利要求3所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，其特征在于：所述N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽的序列为Ac-Lys(N3)-D-Arg-Arg-Trp-Trp-D-Arg-Phe-NH2。
6.如权利要求3所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，其特征在于：N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽与N末端连接炔丙基甘氨酸的D型氨基酸前体肽的摩尔比为1:0.1~1:10。
7.如权利要求3所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，其特征在于：催化剂CuSO4·5H2O的用量为N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽摩尔量的1~30倍。
8.如权利要求3所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，其特征在于：抗氧化剂抗坏血酸钠的用量为N末端连接叠氮基赖氨酸的D型氨基酸前体肽摩尔量的2~50倍。
9.如权利要求3所述具有高稳定性及抗耐药活性的组合抗菌肽的制备方法，其特征在于：水与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，水与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1000:1~1:1。
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