脂肽抗生素的研究概况

2024年3月12日发(作者：小吃的做法)

6 脂肽抗生素的研究概况

脂肽〔Lipopeptide〕又名脂酰肽〔Acylpeptide〕，是一类重要的抗菌肽，

主要来源于一些由细菌、酵母菌、真菌分泌的代产物，其种类繁多、结构复杂，

是一类由脂肪链和肽链组成的具有两亲结构的微生物次级代产物〔Kosaric，

1987〕。脂肽一般来源于植物、动物和微生物，但大多数脂肽来源于微生物，而

其中又以来源于细菌的脂肽居多。在细菌中，脂肽一般是革兰氏阳性芽孢杆菌产

生的代产物。1968年，Arima等首次从枯草芽孢杆菌株发现脂肽类外表活性剂，

呈晶状，商品名为外表活性素〔surfactin〕〔Arima，1968〕。目前发现的抗菌脂

肽主要有外表活性素〔surfactin〕、芬荠素〔Fengycin〕、伊枯草菌素〔iturin〕、

和杆菌霉素〔Bacillomycin〕，抗霉枯草菌素〔mycosubtilin〕、制磷脂菌素

〔plipstatin〕等。脂肽分子由亲水的肽键和亲油的脂肪烃链两局部组成，脂肽

分子中多个氨基酸组成的肽链形成亲水基，脂肪烃链形成亲油基。由于其特殊的

化学组成和两亲型分子结构，脂肽除了具有抗菌活性之外还具有生物外表活性剂

的特性〔Stein，2005〕。脂肽在环境治理，医药、微生物采油等领域有重要的应

用前景〔Jitemdra，1997；Banat，2003〕。

6.1 脂肽抗生素的种类与结构特性

芽孢杆菌产生的抗菌脂脂肽的分子结构由脂肪酸链和肽链两局部组成，分子

中的多个氨基酸组成的肽链形成亲水基，β-羟基或者氨基脂肪酸的烃链形成亲

油基，即是具两亲性的生物外表活性剂。其中亲水的氨基酸通过肽键相互连接，

再与脂肪烃链上的羧基和β-羟基或者氨基结合形成环状，因此，抗菌脂肽一般

是以脂或者酰胺键结合而成的环脂肽〔向阳，2005；吕应年，2005；Wang，2004〕。

芽孢杆菌脂肽抗生素主要包括外表活性素〔Surfactin〕，伊枯草菌素〔Iturin〕，

芬荠素〔Fengycin〕三大类。

6.1.1外表活性素〔Surfactin〕

Surfactin类群的脂肪酸的碳链长度在13~16个，具有LLDLLDL的手性七肽

通过一酯键与脂肪酸链碳原子的β-羟基基相连，其在水溶液中分子成“马鞍

状〞构像，该家族成员包括枯草芽孢杆菌产生的外表活性素〔Surfactin〕，地衣

芽孢杆菌产生的地衣芽孢杆菌素〔Llichenyishin〕，短小芽孢杆菌的外表活性剂

〔Pumilacidin〕、埃斯波素〔Esperin〕，其中Liehenyishin、Pumilacidin、

Esperin主要应用于工业和环境治理〔Meiji et al.，1969.；Yakimo et al.，

1995；Naru et al.，1990〕。而Surfactin是一种脂肽类抗菌物质，它是由

β-羟基脂肪酸和7个氨基酸残基的小肽组成，肽链的第7位氨基酸上的羧基和

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脂肪酸的β-羟基缩合形成环状结构〔如图1-1〕。Surfactin主要存在两种类型，

即7位上的氨基酸是Leu和Val。肽链中典型的氨基酸组成顺序为

(L-)Glu-(L-)Leu-(D-)Leu-(L-)Val-(L-)Asp-(D-)Leu-(L-)Leu〔Kowall et al.，

1998；世忠等，2004〕。但是由于其2位〔Leu/Ile/Val〕、4位〔Val/Leu/Ile/Ala〕、

7位〔Leu/Val/Ile〕氨基酸的不同与脂肪酸链长短〔C

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~C

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〕的不同其类似物也

较多〔向阳等，2005〕。1991年Baumgart用二维H-NMR证明

Bacillus subtilis

ATCC21332和

Bacillus subtilis

OKB105培养液中提取的Surfactin具有三种

结构类似物〔Baumgart et al.，1991〕，分别命名为Surfactin A、Surfactin B、

Surfactin C、其中surfaetin A是主要成分，它的环状肽链上第七个氨基酸为

Leu，Surfactin B的七位氨基酸为Val，Surfactin C的七位氨基酸为Ile。1992

年Oka等采用优化后的高效液相色谱〔HPLC〕，首次对枯草芽孢杆菌产生的六种

外表活性素别离成功，并发现了两种具有不同脂肪酸取代物的新外表活性素。

1995年俄罗斯科学家研究从发酵液中得到5个Surfactin的结构类似物，通过

质谱技术、化学修饰和二维核磁共振技术确定了它们的结构。随后的研究更准确

地测定了十余种Surfactin的同系物〔Kowall et al.，1998〕，如表1-1 〔Vater

et al.，2002〕。Surfactin表现出抗病毒、抗肿瘤和支原体以与一定程度的抗

细菌活性，它本身并不具备抗真菌活性，但可增强其它脂肽特别是伊枯草菌素的

抗真菌活性〔Kim et al.，2004〕。

图1-1Surfactin的结构示意图

Fig.1-1 Structure of surfactin

表l-1 surfactin同系物的种类

Table1-1 Sorts of surfactin isoforms

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