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抗菌肽

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抗菌肽
Cathelicidin antimicrobial peptide
蛋白质数据库(PDB) 2FBS为基础的经渲染版本
有效结构
PDB 直系同源检索:PDBe, RCSB
标识
代号 CAMP; CAP-18; CAP18; CRAMP; FALL-39; FALL39; HSD26; LL37
扩展标识 遗传学600474 鼠基因108443 同源基因110678 GeneCards: CAMP Gene
RNA表达模式
PBB GE CAMP 210244 at tn.png
更多表达数据
直系同源体
物种 人类 小鼠
Entrez 820 12796
Ensembl ENSG00000164047 ENSMUSG00000038357
UniProt P49913 P51437
mRNA序列 NM_004345 NM_009921
蛋白序列 NP_004336 NP_034051
基因位置 Chr 3:
48.22 – 48.23 Mb
Chr 9:
109.85 – 109.85 Mb
PubMed查询 [1] [2]

抗菌肽(Cathelicidin),系一系列可在巨噬细胞中性粒细胞溶酶体中找到的具有抗菌作用的多肽[1]。这种多肽在哺乳动物对侵袭性细菌感染的先天免疫中扮演着重要的角色[2]。抗菌肽家族被归为抗微生物肽(antimicrobial peptides ,缩写为AMPs)的一种。防御素则是抗微生物肽家族的另一成员。尽管抗菌肽家族与防御素具有相同的结构特征,但它们却具有高度异质性[2]

抗菌肽家族的成员可通过一个高度稳定的区域(即凯萨林域(cathelin domain))和另一个高度可变的域来表征[2]

哺乳动物的各个种的抗菌肽之间是互相孤立的。最初,科学家在中性粒细胞中发现了抗菌肽,不过,随后,科学家发现,在经过细菌病毒骨化三醇(维生素D的活性形式)的刺激后,上皮细胞巨噬细胞中亦会产生抗菌肽[3]

特征

抗菌肽
Cathelicidin
PDB 1kwi EBI.jpg
内源性抗微生物多肽的抗菌肽基序(the Cathelicidin Motif of Protegrins)的晶体结构分析
鉴定
标志Cathelicidin
PfamPF00666
Pfam宗系CL0121
InterPro英语InterProIPR001894
PROSITE英语PROSITEPDOC00729
 SCOP英语Structural Classification of Proteins1lyp / SUPFAM
 OPM英语Orientations of Proteins in Membranes database家族236
OPM英语Orientations of Proteins in Membranes database蛋白2k6o

抗菌肽的长度范围很大,其长度可从12个氨基酸残基到80个氨基酸残基。它们的结构也千变万化[4]。大部分的抗菌肽均为折叠成两亲性的α螺旋的长为23-37个氨基酸的线状肽。不过也有小部分的抗菌肽长度在12-18个氨基酸之间。这类肽有一到两个起稳定结构作用的二硫键,且拥有β发夹英语beta hairpin结构。科学家也有发现长度较长的抗菌肽(长度在39-80个氨基酸残基之间)。这些长度较长的抗菌肽呈现出重复的脯氨酸基序,形成了延长的聚脯氨酸型结构[2]

抗菌肽与半胱氨酸蛋白酶抑制剂英语Cystatin家族有着一级同源性[5],尽管那些被认为很重要的氨基酸残基在这一蛋白酶抑制家族中往往难以找到。

种类

抗菌肽家族的成员在人类、猴子、小鼠、大鼠、豚鼠、熊猫、猪、牛、青蛙、绵羊、山羊、鸡,还有马体内都有分布。

如今已被确认的抗菌肽有:[2]

  • 人类:hCAP-18/LL-37
  • 恒河猴:RL-37
  • 小鼠:CRAMP-1/2[6]
  • 大鼠:rCRAMP
  • 兔:CAP-18
  • 豚鼠:CAP-11
  • 猪:PR-39、Prophenin、PMAP-23/6/37
  • 牛:BMAP-27/28/34(牛髓细胞抗菌肽)、Bac5、Bac7
  • 青蛙:抗菌肽-AL(在棕点湍蛙Amolops loloensis)体内存在)[7]
  • 羊:
  • 山羊:
  • 鸡:fowlicidins 1/2/3以及抗菌肽β-1(cathelicidin Beta-1)[8]
  • 马:
  • 熊猫:

临床意义

酒渣鼻的患者体内的抗菌肽水平和角质层胰蛋白酶酵素(SCTEs)水平会升高。在激肽释放酶7英语KLK7(KLK7)和激肽释放酶5英语KLK5(KLK5)的共同作用下,抗菌肽能被切割成抗微生物肽LL-37。LL-37过量被认为是引发酒渣鼻(无论是其哪一亚种)的罪魁祸首之一[9]。抗生素已被用于酒渣鼻的治疗,然而,抗生素之所以起作用,或许仅仅是因为它部分抑制了角质层胰蛋白酶酵素[10]

维生素D能提高的人体内抗菌肽hCAP18的水平,而hCAP18据信能有效降低接受透析的患者因感染而造成的死亡风险。拥有高水平hCAP18蛋白的患者经过一年透析之后能存活并免受致命感染的概率是一般患者的3.7倍。[11]

维生素D能够增强抗菌肽相关基因的表达,而抗菌肽又对细菌,真菌和病毒具有广谱抗微生物活性[12][13]。抗菌肽能在巨噬细胞内的吞噬体与溶酶体融合后快速摧毁原来吞噬体里的微生物的脂蛋白膜。

数据库

针对抗菌胜肽,提供相关资讯的研究型数据库,如: DRAMP[14] [3]页面存档备份,存于互联网档案馆), dbAMP [4] 。 dbAMP 为一个综合型抗菌胜肽数据库,其中所包含的资讯有抗菌胜肽蛋白质序列、名称、物种来源、抗菌物种分类、抗菌胜肽的物理性质、是否经实验研究证明以及蛋白质结构分析与图形化等资讯,此些数据库同时也提供抗菌胜肽等预测工具,供使用者浏览、分析及研究应用。

参见

参考

  1. ^ Entrez Gene: CAMP cathelicidin antimicrobial peptide. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Zanetti, M. Cathelicidins, multifunctional peptides of the innate immunity. Journal of Leukocyte Biology. Jan 2004, 75 (1): 39–48. PMID 12960280. doi:10.1189/jlb.0403147.  已忽略未知参数|author-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助)
  3. ^ Liu, PT; Stenger, S; Li, H; Wenzel, L; Tan, BH; Krutzik, SR; et al. Toll-like receptor triggering of a vitamin D-mediated human antimicrobial response. Science (New York, N.Y.). Mar 2006, 311 (5768): 1770–3. PMID 16497887. doi:10.1126/science.1123933.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  4. ^ Gennaro, R; Zanetti, M. Structural features and biological activities of the cathelicidin-derived antimicrobial peptides. Biopolymers. 2000, 55 (1): 31–49. PMID 10931440. doi:10.1002/1097-0282(2000)55:1<31::AID-BIP40>3.0.CO;2-9.  已忽略未知参数|author-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助)
  5. ^ Zaiou, M; Nizet, V; Gallo, RL. Antimicrobial and protease inhibitory functions of the human cathelicidin (hCAP18/LL-37) prosequence. The Journal of Investigative Dermatology. May 2003, 120 (5): 810–6. PMID 12713586. doi:10.1046/j.1523-1747.2003.12132.x3.  已忽略未知参数|author-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助)
  6. ^ Gallo, RL; Kim, KJ; Bernfield, M; Kozak, CA; Zanetti, M; Merluzzi, L; et al. Identification of CRAMP, a cathelin-related antimicrobial peptide expressed in the embryonic and adult mouse. The Journal of Biological Chemistry. May 1997, 272 (20): 13088–93. PMID 9148921. doi:10.1074/jbc.272.20.13088.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  7. ^ Hao, X; Yang, H; Wei, L; Yang, S; Zhu, W; Ma, D; et al. Amphibian cathelicidin fills the evolutionary gap of cathelicidin in vertebrate. Amino Acids. Aug 2012, 43 (2): 677–85. PMID 22009138. doi:10.1007/s00726-011-1116-7.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  8. ^ Achanta, M; Sunkara, LT; Dai, G; Bommineni, YR; Jiang, W; Zhang, G. Tissue expression and developmental regulation of chicken cathelicidin antimicrobial peptides. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2012, 3 (1): 15. PMC 3436658可免费查阅. PMID 22958518. doi:10.1186/2049-1891-3-15.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  9. ^ Reinholz, M; Ruzicka, T; Schauber, J. Cathelicidin LL-37: an antimicrobial peptide with a role in inflammatory skin disease. Ann Dermatol. 2012, 24 (2): 126–35. PMC 3346901可免费查阅. PMID 22577261. doi:10.5021/ad.2012.24.2.126.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  10. ^ Yamasaki, K; Di Nardo, A; Bardan, A; Murakami, M; Ohtake, T; Coda, A; et al. Increased serine protease activity and cathelicidin promotes skin inflammation in rosacea. Nature Medicine. Aug 2007, 13 (8): 975–80. PMID 17676051. doi:10.1038/nm1616.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  11. ^ Gombart, AF; Bhan, I; Borregaard, N; Tamez, H; Camargo, CA; Koeffler, HP; et al. Low plasma level of cathelicidin antimicrobial peptide (hCAP18) predicts increased infectious disease mortality in patients undergoing hemodialysis. Clinical Infectious Diseases : An Official Publication of the Infectious Diseases Society of America. Feb 2009, 48 (4): 418–24. PMID 19133797. doi:10.1086/596314.  已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  12. ^ Zasloff, M. Antimicrobial peptides of multicellular organisms. Nature. Jan 2002, 415 (6870): 389–95. PMID 11807545. doi:10.1038/415389a.  已忽略未知参数|author-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助)
  13. ^ Kamen, DL; Tangpricha, V. Vitamin D and molecular actions on the immune system: modulation of innate and autoimmunity. Journal of Molecular Medicine (Berlin, Germany). May 2010, 88 (5): 441–50. PMC 2861286可免费查阅. PMID 20119827. doi:10.1007/s00109-010-0590-9.  已忽略未知参数|author-separator= (帮助); 已忽略未知参数|author-name-separator= (帮助)
  14. ^ Shi, Guobang; Kang, Xinyue; Dong, Fanyi; Liu, Yanchao; Zhu, Ning; Hu, Yuxuan; Xu, Hanmei; Lao, Xingzhen; Zheng, Heng. DRAMP 3.0: an enhanced comprehensive data repository of antimicrobial peptides. Nucleic Acids Research. 2022-01-07, 50 (D1): D488–D496 [2022-04-25]. ISSN 0305-1048. PMC 8728287可免费查阅. PMID 34390348. doi:10.1093/nar/gkab651. (原始内容存档于2022-06-20) (英语). 

拓展阅读

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