由于抗生素滥用而导致耐药细菌的不断出现,使传统抗生素失去疗效,严重威胁着人类健康。因此迫切需要开发新型的抗生素以应对耐药细菌的感染。抗菌肽是一类双亲性阳离子多肽,作为先天免疫的组成部分表现出了广谱的抗菌活性。不同于传统的抗生素,抗菌肽可以选择性的结合并快速破坏细菌细胞膜,从而杀死细菌。近些年,抗菌肽由于这种独特的作用机制而受到广泛关注。P 物质(SP,RPKPQQFFGLM-HN2)以及人 Hemokinin-1(hHK-1,TGKASQFFGLM-NH2)同属于速激肽家族。它们都能参与多种生理活动的调节,例如对疼痛、免疫、心血管以及血管生成的调节等。有意思的是,SP与hHK-1的结构特征与抗菌肽十分相似,并且有报道表明SP与hHK-1也都表现出一定的抗菌活性。基于SP与hHK-1的多功能性,我们认为它们可以作为理想的模板用于发展高效的抗菌药物。SPA(RPKPWQWFWLL-NH2,具有下划线的字母代表D型氨基酸)是SP的拮抗剂。尽管D型氨基酸的引入能够破坏SPA的结构,但是我们认为D型色氨酸和亮氨酸的引入可提高SPA对细菌细胞膜的作用,从而提高其抗菌活性。实验结果表明SPA确实能够抑制革兰氏阴性菌和阳性菌的生长,而SP在最大检测浓度下(128μM)并没有表现出抗菌活性。更为重要的是SPA在胰酶和血清环境中都表现出很高的稳定性。另外,SPA能够抑制LPS引发的炎症反应,表现出一定的LPS中和能力。我们的实验数据表明引入高疏水性的D型氨基酸可显著提高SPA的抗菌活性和酶解稳定性。我们研究组对hHK-1及其类似物的多种生理活性进行了比较广泛和深入的研究,并且从结构上分析我们认为hHK-1比SP更适合用作抗菌肽模板,因此我们以hHK-1为模板设计并合成了一系列的抗菌肽类似物。影响抗菌肽活性的结构参数主要包括正电荷数目、疏水性、螺旋度以及双亲性。我们发现hHK-1和SP 一样在最大检测浓度下(128μM)下并未表现出抗菌活性,这可能是因为hHK-1序列中的碱性氨基酸和疏水氨基酸数目过低。为了提高hHK-1的抗菌活性,我们将LKKW序列(亮氨酸-赖氨酸-赖氨酸-色氨酸)或是(LKKW)2加入到hHK-1的N末端以增加正电荷数目和疏水氨基酸数目。正如所期望的是LKKW序列可明显提高hHK-1的抗菌活性。特别是含有(LKKW)2序列的AH-3,其抗菌活性优于经典的抗菌肽melittin和MSI-79,更为重要的是AH-3未表现出溶血活性。而将第10位甘氨酸替换成亮氨酸而得到的AH-4对所有检测细菌都表现出最高的抗菌活性,但是在400μM浓度下(是其MIC的200倍)表现出一定的溶血活性。这可能与其螺旋度和疏水性的增加有关。与SPA相比,AH-4表现出了更优的抗炎活性,这意味着AH-4不仅可以用于治疗细菌感染,还可以用于抑制细菌内毒素引发的炎症。为了进一步提高AH-4的抗菌活性,我们通过增加疏水性和双亲性设计并合成了一系列类似物。令人遗憾的是,所有类似物的抗菌活性都有所降低,而溶血活性反而上升。特别是AH-10,其抗菌活性明显低于其它类似物,而溶血活性在12.5μM浓度下已经达到70%,这比经典抗菌肽melittin的溶血活性还要高。这可能是由于疏水性和双亲性增加导致肽发生自聚而造成的。D型氨基酸的引入可以降低抗菌肽的毒性,并能提高肽的酶解稳定性。因此我们在AH-10的疏水面或是亲水面引入6或8个D型氨基酸而合成了一系列的类似物。如我们期望的是,D型氨基酸的引入显著降低了类似物的溶血活性,并且还提高了抗菌活性和酶解稳定性。我们的结果表明在不同位点引入D型氨基酸对类似物的抗菌活性影响不是十分明显。但是与疏水面相比,亲水面引入D型氨基酸可能更有助于降低肽的毒性和提高肽的酶解稳定性。在本课题中我们以速激肽为模板设计合成了一系列类似物,并进行了比较系统的构效关系研究。我们的结果表明疏水性、双亲性、正电荷数目以及螺旋度的变化都会对类似物的抗菌活性和毒性产生显著影响。尽管D型氨基酸的引入可破坏肽的螺旋结构,但是这种策略可显著降低类似物的溶血活性,提高肽的抗菌活性和酶解稳定性。经过筛选,我们得到了一批具有潜在应用前景的抗菌先导化合物。总之,我们的研究为发展多功能抗菌肽提供了一种新的思路,并对速激肽来源的抗菌肽的设计和改造积累了较为丰富的经验。