CN110437308B - 一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物及其应用。一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物,是通过β丙氨酸Fmoc‑β‑Ala‑OH替换天然抗菌肽Anoplin序列的不同位点氨基酸,采用固相合成法,得到新型结构的含β氨基酸抗菌肽类似物Ano‑Xβ和Ano‑XβYβ。本发明通过体内体外生物活性研究发现该类抗菌肽类似物,对铜绿假单胞菌具有特异活性,能够抑制生物膜的形成,并且不易诱导细菌产生耐药,在临床抗菌药物开发中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物化学技术领域,具体涉及一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物及其应用。
背景技术
细菌感染的高发病率是全球关注的重要健康问题,随着耐药细菌的不断出现,传统的抗生素已经不能有效应对,迫切要求寻求新的抗菌后续药物。2017年初期,世界卫生组织公布了一份抗生素耐药细菌清单,该名单包括对人类健康构成最大威胁的12种病原体,特别指出,多种抗生素有耐药性的革兰氏阴性病原体,耐碳青霉烯的铜绿假单胞菌造成的感染最为紧迫(Worldhealth Organization.1–7(2017))。铜绿假单胞菌对多种抗菌药物都具有内在抵抗力和适应性抵抗力,并经常引起菌血症、医疗相关肺炎、结肠炎和尿路感染等(Clin Microbiol Rev.2010Apr;23(2):299-323)。铜绿假单胞菌的抗性机制包括其外膜的低渗透性、EFUX泵的过度表达、孔蛋白的丢失、药物靶点的改变或抗生素的酶促修饰等(Front Microbiol.2011Apr 5;2:65;Front Cell Infect Microbiol.2017Feb 15;7:39)。此外,铜绿假单胞菌容易形成生物膜,对抗生素和免疫系统因子具有极强的耐受性(Microbiol Mol Biol Rev.2014Sep;78(3):510-43)。多粘菌素类抗生素,又称粘菌素,作为阳离子肽类抗生素,对铜绿假单胞菌具有理想的抗菌潜力,在20世纪60年代得到广泛应用,但由于严重的毒性反应,其临床应用大大减少。抗菌肽(AMPs),特别是阳离子抗菌肽,作为一种具有较大潜力的新型抗生素,由于其具有广谱抗菌活性,且能够快速杀菌,受到了极大关注(Nature.2002Jan24;415(6870):389-95)。特别的,相比于受体介导的传统抗生素,抗菌肽的作用方式通常涉及与细菌胞质膜的非特异性相互作用,例如细菌表面的脂多糖、磷壁酸、肽聚糖等带负电荷部分,使细菌膜的渗透性增加和屏障功能丧失,甚至导致细菌膜的损坏,最终导致细菌内容物的泄露而死亡(Nat.Biotechnol.24(12)(2006)1551–1557)。除此之外,抗菌肽能够与细菌胞内DNA/RNA作用,影响细菌蛋白质或核酸的合成等,通过多种机制发挥抗菌作用,因此,其不易产生耐药性。
然而,尽管抗菌肽能够有望战胜耐药菌,但作为理想的抗菌药物,其抗菌活性较低、生理条件的不耐受性、对菌株的非特异性,以及由于复杂的设计而导致的高制造成本,限制了抗菌肽的临床应用。
发明内容
本发明的目的之一是提供一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物。
本发明的目的之一是提供一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物在制备抗铜绿假单胞菌药物中的应用。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一、一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物,是通过β丙氨酸Fmoc-β-Ala-OH替换天然抗菌肽Anoplin序列的不同位点氨基酸,采用固相合成法,得到新型结构的含β氨基酸抗菌肽类似物Ano-Xβ和Ano-XβYβ(X,Y=1-10,代表β-丙氨酸在序列中的不同位置),其结构如下:
β-Ala-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-1β;
Gly-β-Ala-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-2β;
Gly-Leu-β-Ala-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-3β;
Gly-Leu-Leu-β-Ala-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-4β;
Gly-Leu-Leu-Lys-β-Ala-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-5β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-β-Ala-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-6β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-β-Ala-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-7β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-β-Ala-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-8β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-β-Ala-Leu-NH2,标记为Ano-9β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-β-Ala-NH2,标记为Ano-10β;
β-Ala-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-β-Ala-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-1β8β。
二、一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物为活性成分在制备抗菌药物中的应用:
1、体外抑菌实验
采用经典的二倍稀释法测定上述抗菌肽类似物对标准菌株的最低抑菌浓度,即MIC。所选用的实验菌株包括:P.aeruginos ATCC 27853,P.aeruginos ATCC 9027。具体实验方法如下:将生长至对数期的细菌稀释成1×10^6CFU/mL的细菌悬浮液;将抗菌肽类似物溶解于无菌水中,经二倍稀释法配成1-128μmol/L的一系列不同浓度的肽溶液,与上述细菌悬浮液等体积混合,于96孔培养板中37℃孵育18-24h后观察,肉眼可见无明显细菌生长的最小浓度即为最低抑菌浓度MIC;抗生素Rifampicin,Gentamicin作阳性对照;平行重复三次上述实验。结果如表1。
表1对抗标准菌株的最低抑菌浓度
表1结果表明,含β氨基酸的抗菌肽类似物对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,部分类似物抗菌活性强于母肽Anoplin和传统抗生素Rifampicin。
2、体内抑菌实验
采用雌性昆明小鼠(体重18-22g)腹腔注射铜绿假单胞菌造成全身感染模型,以活性最优的类似物Ano-1β和Ano-8β为代表,考察上述抗菌肽类似物的体内抑菌能力。实验动物购自兰州大学医学实验动物中心,严格按照台湾卫生研究院实验动物护理和使用指南的指示进行。具体方法如下:以铜绿假单胞菌(P.aeruginosa ATCC 27853)为模型菌株;每只小鼠腹腔注射200μL铜绿假单胞菌(10×108CFU/mL-1)。感染1h后,给药治疗,剂量为10mg/kg,采用腹腔注射,抗生素Polymyxin B作对照。6h后,收集小鼠脏器,匀浆后细菌计数,结果如图2。
图12结果表明,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-1β和Ano-8β与对照药Polymyxin B相似,能够显著降低铜绿假单胞菌感染后的小鼠体内肾脏和肝脏的细菌负荷,表明含β氨基酸的抗菌肽类似物具有较好的体内抗菌活性,而母肽Anoplin无明显的体内抗菌活性。
3、诱导耐药实验
采用铜绿假单胞菌(P.aeruginosa ATCC 27853)为实验菌株,与上述体外抑菌实验方法相似,测定抗菌肽类似物的最小抑菌浓度MIC,然后将1/2×MIC组重新接种于MH培养基中培养至对数期,用于再次测定抗菌肽类似物在该菌液中的MIC,以相同的方法重复进行15次,观察最低抑菌浓度MIC值的变化,反映抗菌肽类似物诱导细菌产生耐药特性的能力,抗生素Rifampicin和Gentamicin作对照,结果如图3。
图13结果表明,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-1β和Ano-8β与母肽Anoplin相似,均不易诱导细菌产生耐药性,连续培养15代后,其MIC值仅发生4倍的波动,但抗生素对照药Rifampicin和Gentamicin容易诱导细菌产生耐药性,连续培养15代后,其MIC值增至64倍。
3、抑制生物膜实验
采用铜绿假单胞菌(P.aeruginosa ATCC 27853)标准菌株,以活性最优的类似物Ano-1β和Ano-8β为代表,进行生物膜形成抑制实验。具体实验方法如下:将培养至对数期的铜绿假单胞菌稀释至5×10^5CFU/mL,与不同浓度的抗菌肽溶液以体积比1:10混合,于96孔板孵育24h;PBS(10mM,pH7.4)洗去浮游细菌后,经甲醇固定、0.1%结晶紫水溶液染色,用去离子水洗去未染色的结晶紫,最后用95%的乙醇溶解生物膜中的结晶紫,测定其在595nm的吸光值,以未经抗菌肽处理的空白培养基组为基准,计算其生物膜形成抑制百分比,得到最低生物膜形成抑制浓度(MBIC),抗生素Rifampicin和Gentamicin作对照。结果如表2。
表2最低生物膜形成抑制浓度
表2的结果表明,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-1β和Ano-8β具有较好的生物膜形成抑制能力,其中部分抗菌肽类似物的生物膜形成抑制能力强于母肽Anoplin和传统抗生素Rifampicin。
4、扫描电镜实验
采用铜绿假单胞菌(P.aeruginosa ATCC 27853)标准菌株进行扫描电镜实验,以活性最优的类似物Ano-1β和Ano-8β为代表,观察抗菌肽类似物对细菌膜破坏的形态学变化。具体实验方法如下:将培养至对数期的铜绿假单胞菌经PBS洗涤后并半体积重悬,得到细菌悬浮液;将抗菌肽类似物溶解于PBS中,配制一定成浓度的肽溶液,与上述细菌悬浮液等体积混合,37℃共孵育2h后,用3%戊二醛溶液固定过夜。再经不同浓度的乙醇水溶液(50%,70%,80%,90%,100%)脱水后,叔丁醇固定,冷冻干燥。喷金后于扫描电镜下观察细菌形态学变化,反映抗菌肽类似物对细菌膜破坏的能力。结果如图4。
图14结果表明,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-1β和Ano-8β与母肽Anoplin类似,均能够显著的引起细菌表面发生变化,出现明显的褶皱,萎缩,粘连,甚至溶解。表明含β氨基酸的抗菌肽类似物具有较好的细菌膜破坏能力,与其强的抗菌活性相一致。
本发明相较于现有技术的有益效果为:
本发明是以线性两亲性α-螺旋天然抗菌肽Anoplin为模板,用β丙氨酸Fmoc-β-Ala-OH替换不同位点的氨基酸,得到一类全新结构的含β氨基酸的抗菌肽类似物。体内体外生物活性研究结果显示,该类含β氨基酸的抗菌肽类似物对铜绿假单胞菌具有特异活性,能够抑制生物膜的形成,并且不易诱导细菌产生耐药,在临床抗菌药物开发中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明抗菌肽类似物Ano-1β的质谱图;
图2为本发明抗菌肽类似物Ano-2β的质谱图;
图3为本发明抗菌肽类似物Ano-3β的质谱图;
图4为本发明抗菌肽类似物Ano-4β的质谱图;
图5为本发明抗菌肽类似物Ano-5β的质谱图;
图6为本发明抗菌肽类似物Ano-6β的质谱图;
图7为本发明抗菌肽类似物Ano-7β的质谱图;
图8为本发明抗菌肽类似物Ano-8β的质谱图;
图9为本发明抗菌肽类似物Ano-9β的质谱图;
图10为本发明抗菌肽类似物Ano-10β的质谱图;
图11为本发明抗菌肽类似物Ano-1β8β的质谱图;
图12为本发明抗菌肽类似物体内抗菌实验结果图,由左到右依次为肾脏细菌负荷和肝脏细菌负荷结果图;
图13为本发明抗菌肽类似物诱导耐药实验结果图;
图14为本发明抗菌肽类似物扫描电镜实验结果图,由左到右、由上到下依次为Ano-1β、Ano-8β、Anoplin和Control。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1:Ano-1β的合成及活性研究
(1)Ano-1β的合成
①树脂的活化及预处理
准确称取0.93g的MBHA树脂(0.43mmol/g)置于多肽固相合成仪中,DCM溶液溶胀40min后,经茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,表明树脂正常。
②Fmoc-Ano-1β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-β-Ala-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-1β-resin;
③多肽切割
将Fmoc-Ano-1β-resin经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去N末端Fmoc保护基,得到Ano-1β-resin,以TFA、三异丙基硅烷和水体积比9.5:0.25:0.25的混合溶液为切割试剂进行切割,经冰乙醚和水萃取后,冷冻干燥,得到粗肽冻干粉末;
④多肽纯化
将上述冷冻干燥得到的粗肽冻干粉末经RP-HPLC分离纯化,收集流出液,再冷冻干燥,经质谱鉴定得Ano-1β,分子量为1167Da,质谱图见图1;其中,RP-HPLC纯化条件:流动相A:0.05%TFA/水;流动相B:0.05%TFA/乙腈;线性梯度洗脱,收集主要吸收峰的流出液。
(2)Ano-1β的体外抑菌活性研究
将生长至对数期的细菌(P.aeruginos ATCC 27853,P.aeruginos ATCC 9027)稀释成1×10^6CFU/mL的细菌悬浮液;将Ano-1β溶解于无菌水中,经二倍稀释法配成1-128μmol/L的一系列不同浓度的肽溶液,与上述细菌悬浮液等体积混合,于96孔培养板中37℃孵育18-24h后观察,肉眼可见无明显细菌生长的最小浓度即为最低抑菌浓度MIC。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-1β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性强于母肽Anoplin和传统抗生素Rifampicin。
实施例2:Ano-2β的合成及活性研究
(1)Ano-2β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-2β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-β-Ala-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-2β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-2β,分子量为1111Da,质谱图见图2。
(2)Ano-2β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-2β对铜绿假单胞菌细菌菌株无明显抗菌活性。
实施例3:Ano-3β的合成及活性研究
(1)Ano-3β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-3β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-Leu-β-Ala-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-3β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-3β,分子量为1111Da,质谱图见图3。
(2)Ano-3β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-3β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性与传统抗生素Rifampicin相当,但弱于母肽Anoplin。
实施例4:Ano-4β的合成及其活性研究
(1)Ano-4β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-4β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-Leu-Leu-β-Ala-Arg-Ile-LysThr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-4β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-4β,分子量为1096Da,质谱图见图4。
(2)Ano-4β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-4β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性与传统抗生素Rifampicin相当,但弱于母肽Anoplin。
实施例5:Ano-5β的合成及活性研究
(1)Ano-5β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-5β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-Leu-Leu-Lys-β-Ala-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-5β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-5β,分子量为1069Da,质谱图见图5。
(2)Ano-5β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-5β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性强于传统抗生素Rifampicin,稍弱于母肽Anoplin。
实施例6:Ano-6β的合成及活性研究
(1)Ano-6β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-6β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-β-Ala-Lys-Thr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-6β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-6β,分子量为1111Da,质谱图见图6。
(2)Ano-6β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-6β对铜绿假单胞菌细菌菌株无明显抗菌活性。
实施例7:Ano-7β的合成及活性研究
(1)Ano-7β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-7β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到
Fmoc-Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-β-Ala-Thr-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-7β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-7β,分子量为1096Da,质谱图见图7。
(2)Ano-7β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-7β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性与传统抗生素Rifampicin相当,但稍弱于母肽Anoplin。
实施例8:Ano-8β的合成及活性研究
(1)Ano-8β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-8β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到
Fmoc-Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-β-Ala-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-8β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-8β,分子量为1123Da,质谱图见图8。
(2)Ano-8β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-8β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性强于传统抗生素Rifampicin和母肽Anoplin。
实施例9:Ano-9β的合成及活性研究
(1)Ano-9β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-9β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-β-Ala-Leu-resin,即Fmoc-Ano-9β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-9β,分子量为1111Da,质谱图见图9。
(2)Ano-9β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-9β对铜绿假单胞菌细菌菌株无明显抗菌活性。
实施例10:Ano-10β的合成及活性研究
(1)Ano-10β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-10β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-β-Ala-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Thr(tBu)-OH(478mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Gly-OH(476mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-β-Ala-resin,即Fmoc-Ano-10β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-10β,分子量为1111Da,质谱图见图10。
(2)Ano-10β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-10β对铜绿假单胞菌细菌菌株无明显抗菌活性。
实施例11:Ano-1β8β的合成及活性研究
(1)Ano-1β8β的合成
①树脂的活化及预处理
同实施例1。
②Fmoc-Ano-1β8β-resin的合成
对上述检验正常的MBHA树脂经含有体积分数20%哌啶的DMF溶液脱去Fmoc保护基,茚三酮显色法检验,树脂呈蓝紫色,表明Fmoc保护基已脱去;将Fmoc-Leu-OH(424mg)、HOBT(162mg)、HBTU(455mg)、DIEA(0.4mL)于约8mL DMF中溶解混匀,加入合成仪中与上述脱去Fmoc保护基的MBHA树脂混合,匀速搅拌,缩合反应1h;茚三酮显色法检验,树脂呈无色透明状,则表明缩合反应成功,得到Fmoc-Leu-resin;方法同上,依次缩合反应后续氨基酸:Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Ile-OH(424mg)、Fmoc-Arg(pbf)-OH(780mg)、Fmoc-Lys(Boc)-OH(562mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-Leu-OH(424mg)、Fmoc-β-Ala-OH(360mg),HOBT、HBTU和DIEA用量同上,得到Fmoc-β-Ala-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-β-Ala-Leu-Leu-resin,即Fmoc-Ano-1β8β-resin;
③多肽切割
同实施例1。
④多肽纯化
同实施例1,经质谱鉴定得Ano-1β8β,分子量为1137Da,质谱图见图11。
(2)Ano-1β8β的体外抑菌活性研究
同实施例1。
结果如表1,含β氨基酸的抗菌肽类似物Ano-1β8β对铜绿假单胞菌细菌菌株具有明显的特异性抗菌活性,其抗菌活性弱于传统抗生素Rifampicin和母肽Anoplin。
序列表
<110> 倪京满
<120> 一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物及其应用
<140> 201910767517.6
<141> 2019-08-20
<160> 7
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> MOD_RES
<222> (1)..(1)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(1)
<223> The 'Xaa' at location 1 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 1
Xaa Leu Leu Leu Ala Ile Leu Thr Leu Leu
1 5 10
<210> 2
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> MOD_RES
<222> (3)..(3)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (3)..(3)
<223> The 'Xaa' at location 3 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 2
Gly Leu Xaa Leu Ala Ile Leu Thr Leu Leu
1 5 10
<210> 3
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> MOD_RES
<222> (4)..(4)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (4)..(4)
<223> The 'Xaa' at location 4 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 3
Gly Leu Leu Xaa Ala Ile Leu Thr Leu Leu
1 5 10
<210> 4
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> CONFLICT
<222> (5)..(5)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (5)..(5)
<223> The 'Xaa' at location 5 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 4
Gly Leu Leu Leu Xaa Ile Leu Thr Leu Leu
1 5 10
<210> 5
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> MOD_RES
<222> (7)..(7)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (7)..(7)
<223> The 'Xaa' at location 7 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 5
Gly Leu Leu Leu Ala Ile Xaa Thr Leu Leu
1 5 10
<210> 6
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> MOD_RES
<222> (8)..(8)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (8)..(8)
<223> The 'Xaa' at location 8 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 6
Gly Leu Leu Leu Ala Ile Leu Xaa Leu Leu
1 5 10
<210> 7
<211> 10
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<221> MOD_RES
<222> (1)..(1)
<223> X=bAla
<220>
<221> MOD_RES
<222> (8)..(8)
<223> X=bAla
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(1)
<223> The 'Xaa' at location 1 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<220>
<221> misc_feature
<222> (8)..(8)
<223> The 'Xaa' at location 8 stands for Gln, Arg, Pro, or Leu.
<400> 7
Xaa Leu Leu Leu Ala Ile Leu Xaa Leu Leu
1 5 10
Claims (2)
1.一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物,其结构如下:
β-Ala-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-1β;
Gly-Leu-β-Ala-Lys-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-3β;
Gly-Leu-Leu-β-Ala-Arg-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-4β;
Gly-Leu-Leu-Lys-β-Ala-Ile-Lys-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-5β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-β-Ala-Thr-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-7β;
Gly-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-β-Ala-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-8β;
β-Ala-Leu-Leu-Lys-Arg-Ile-Lys-β-Ala-Leu-Leu-NH2,标记为Ano-1β8β。
2.如权利要求1所述的一类对铜绿假单胞菌具有特异活性的含β氨基酸的抗菌肽类似物为活性成分在制备抗铜绿假单胞菌药物中的应用。
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Chao Zhong等.Synthesis and anti-pseudomonal activity of new ß-Ala modified analogues of the antimicrobial peptide anoplin.《Int J Med Microbiol.》.2020,第10卷(第5期), * |
抗菌肽在细菌感染动物模型中的抗菌活性和毒性评价方法研究进展;黄海凤等;《动物医学进展》;20160320(第03期);第103-108页 * |
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