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膜活性肽(MAPs)是一类以细胞膜为作用靶点的生物活性肽,因为它们具有破坏细菌细胞膜和抵制细菌产生耐药性的能力,而被认为是新型的广谱抗菌药物的候选分子。研究膜活性多肽的构效关系以及与细胞膜的相互作用过程,对膜活性多肽的设计与改造具有重要的意义。在前期的研究中,我们已经证实两亲性α-螺旋型多肽V13K(Ac-KWKSFLKTFKSAKKTVLHTALKAISS-amide)表现出显著的抗菌活性和抗癌活性,且对人类血红细胞仅产生较弱的溶血活性。在本研究中,我们选择了V13K作为框架,用D-型氨基酸对其两亲性螺旋结构的极性面和非极性面上的L-型氨基酸进行单点和多点的取代,进而去研究螺旋性和疏水性对多肽生物活性的影响。首先,通过圆二色谱法测量亲本肽V13K及其衍生肽的螺旋度,证实多肽的螺旋型和疏水性与多肽序列中D-型氨基酸的取代数目相关。其次,对设计多肽的生物活性进行研究。在抗菌活性方面,我们通过MIC实验和MHC实验分别评价其抗菌活性和细胞毒性,并通过NPN实验和ONPG实验分别测定多肽对细菌细胞外膜和内膜的穿透性;而在抗癌活性方面,我们使用四种癌细胞(He La,MIA PaCa-2,HPAC和BxPC-3)为代表,通过MTT实验评价其抗癌活性。结果证实,多肽的抗菌和抗癌活性与多肽的螺旋性和疏水性呈正相关。最后,我们对多肽与细胞膜的相互作用过程进行了研究。LDH释放实验结果表明V13K是通过穿透并且破坏癌细胞膜的完整性来发挥其抗癌活性;V13K及其衍生肽与LUV模拟的原核细胞膜、真核细胞膜和癌细胞膜相互作用后色氨酸荧光蓝移和萃灭实验证明多肽对原核细胞膜和癌细胞膜具有一定的选择性;而多肽与LUV混合体系中Zeta电势变化证明了静电吸引有助于多肽和细胞膜之间的相互作用。D-型氨基酸的取代导致多肽衍生物较低的疏水性和螺旋性,进而影响其抗癌活性和抗菌活性。这些结果也进一步表明,基于螺旋性和疏水性对膜活性多肽进行适度的改造对其生物活性是极具重要性的,这为合理设计和改造膜活性多肽具有重要的指导作用。