一种人工合成抗菌肽及其设计方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种人工合成抗菌肽及其设计方法与应用，包括以下步骤：以天然抗菌肽序列为基础，将天然抗菌体的肽骨架序列反转作为基本骨架序列，再对所述基本骨架序列和/或经所述基本骨架序列突变得到的多肽序列进行评估分析，筛选出具有抗菌性的人工合成抗菌肽序列。本发明专利技术提供了一种新型抗菌肽的设计方法，将生物信息学理论设计与试验评估相结合的方法，能够快速有效地获得序列新颖的抗菌肽，本发明专利技术提供的新型抗菌肽的设计方法，能够在天然抗菌肽的改造和人工抗菌肽的设计中能够得到较佳的应用。

AN ARTIFICIAL SYNTHETIC ANTIBACTERIAL PEPTIDE AND ITS DESIGN METHOD AND APPLICATION

【技术实现步骤摘要】
一种人工合成抗菌肽及其设计方法与应用
本专利技术涉及生物
，具体涉及一种人工合成抗菌肽及其设计方法与应用。
技术介绍
抗生素作为一类重要的抗感染类药物，自应用以来已拯救了无数人的生命。然而随着临床和畜牧养殖业中长期大剂量地使用抗生素，在抗菌药物的选择压力、耐药基因水平传播和耐药克隆菌株传播等因素的共同作用下，多重耐药菌已经开始泛滥[1]。临床上常见的耐药菌包括多重耐药鲍曼不动杆菌(Multidrug-resistantacinetobacterbaumannii，MDRAB)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantstaphylococcusaureus，MRSA)、产超广谱β-内酰胺酶(ExtendedSpectyum-β-Lactamase，ESBLs)大肠埃希菌和产ESBLs肺炎克雷伯菌等多种[2]，这对人类的生命健康构成了严重的威胁。由于细菌生命周期短，突变极易产生并积累，在现今普遍存在抗生素的环境中耐药菌很容易被筛选出来并成为优势菌群。新近研究表明，在实验室只需要短短10天的时间便可产生耐药菌，其耐受能力可达到最小抑菌浓度(Minimuminhibitoryconcentration，MIC)的1000倍[3]。英国的抗菌耐药委员会在最近的一项研究中预计，如果人类一直无法开发出新型的抗生素，到2050年，全球每年将有1000万人死于抗药性感染[4]，这种感染将超过癌症重新成为最重要的致死原因。简单来说，细菌耐药性已经成为全球亟待解决的公共卫生危机。抗菌肽(anti-microbialpeptides，AMPs)是一类分子量在2000～7000左右的短肽，一般由10～60个氨基酸残基组成，通常带正电荷。AMPs是生物界中从微生物到人类等大部分生物体内一种重要的防御系统组成成分[5]。AMPs具有抗菌谱广、稳定性好、安全性高，且在不易产生耐药性等特点，目前被认为是抗感染类药物开发中最具有前景的候选物。大量天然来源或人工合成的抗菌肽正被进行广泛深入的研究，关注点主要包括抗菌活性[6-9]，细胞选择性[10]、生物膜抑制活性[10,11]和免疫调节活性[12]等。基础研究积累已达到一定的规模，目前仅数据库APD3收录的不同来源的AMPs就已超过3000条[13]。尽管抗菌肽的应用前景令人期待，但目前国内外关于抗菌肽的临床药用开发力度仍有待加强。根据最新报道，国外现有10个抗菌肽相关药物在临床不同阶段开展研究[5]，而国内大部分研究仍处于临床前阶段。成药的AMPs相对较少，主要的困难包括AMPs生产成本较高，缺乏系统的长期毒理评估数据和AMPs容易被蛋白酶降解等自身缺点[14]。因此，对现有AMPs进行改造，提高其成药性，也是目前研究的热点之一。随着AMPs数据信息的不断积累，加上生物信息学分析和大数据分析技术的发展，通过对现有AMPs序列和功能数据进行深度挖掘分析以获得新的AMPs或突变体的方法不仅理论上可行，而且实际上往往比从不同生物体分离得到AMPs的传统方法更富成效[14-16]。到目前为止，尚未见到有效且系统的设计方法介绍及应用的相关报道。主要参考文献：[1]王明贵,X.Guan,L.He,B.Hu,J.Hu,X.Huang,G.Lai,Y.Li,Y.Liu,Y.Ni,H.Qiu,Z.Shao,Y.Shi,M.Wang,R.Wang,D.Wu,C.Xie,Y.Xu,F.Yang,K.Yu,Y.Yu,J.Zhang,C.Zhuo,广泛耐药革兰阴性菌感染的实验诊断、抗菌治疗及医院感染控制:中国专家共识,中国感染与化疗杂志(01)(2017)82-92.[2]玛依拉·阿布都热依木,屈涛,党楠,杨凡,1145例重症监护病房多重耐药菌种类及药敏结果分析,世界最新医学信息文摘(02)(2016)214+213.[3]M.Baym,T.D.Lieberman,E.D.Kelsic,R.Chait,R.Gross,I.Yelin,R.Kishony,Spatiotemporalmicrobialevolutiononantibioticlandscapes,Science353(6304)(2016)1147-1151.[4]O.N.Silva,C.delaFuente-Nunez,E.F.Haney,I.C.Fensterseifer,S.M.Ribeiro,W.F.Porto,P.Brown,C.Faria-Junior,T.M.Rezende,S.E.Moreno,T.K.Lu,R.E.Hancock,O.L.Franco,Ananti-infectivesyntheticpeptidewithdualantimicrobialandimmunomodulatoryactivities,SciRep6(2016)35465.[5]M.Mahlapuu,J.Hakansson,L.Ringstad,C.Bjorn,AntimicrobialPeptides:AnEmergingCategoryofTherapeuticAgents,Front.Cell.Infect.Microbiol.6(2016)194.[6]S.T.Amos,L.S.Vermeer,P.M.Ferguson,J.Kozlowska,M.Davy,T.T.Bui,A.F.Drake,C.D.Lorenz,A.J.Mason,AntimicrobialPeptidePotencyisFacilitatedbyGreaterConformationalFlexibilitywhenBindingtoGram-negativeBacterialInnerMembranes,SciRep6(2016)37639.[7]L.Cao,C.Dai,Z.Li,Z.Fan,Y.Song,Y.Wu,Z.Cao,W.Li,Antibacterialactivityandmechanismofascorpionvenompeptidederivativeinvitroandinvivo,PLoSOne7(7)(2012)e40135.[8]F.Zhang,X.Cui,Y.Fu,J.Zhang,Y.Zhou,Y.Sun,X.Wang,Y.Li,Q.Liu,T.Chen,Antimicrobialactivityandmechanismofthehumanmilk-sourcedpeptideCasein201,Biochemicalandbiophysicalresearchcommunications485(1)(2017)689-704.[9]Y.Sun,Y.Zhou,X.Liu,F.Zhang,L.Yan,L.Chen,X.Wang,H.Ruan,C.Ji,X.Cui,J.Wang,AntimicrobialactivityandmechanismofPDC213,anendogenouspeptidefromhumanmilk,Biochemicalandbiophysicalresearchcommunications484(1)(2017)132-137.[10]S.K.Zhang,J.W.Son本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工合成抗菌肽的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：以天然抗菌肽序列为基础，将天然抗菌体的肽骨架序列反转作为基本骨架序列，再对所述基本骨架序列和/或经所述基本骨架序列突变得到的多肽序列进行评估分析，筛选出具有抗菌性的人工合成抗菌肽序列。

【技术特征摘要】
1.一种人工合成抗菌肽的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：以天然抗菌肽序列为基础，将天然抗菌体的肽骨架序列反转作为基本骨架序列，再对所述基本骨架序列和/或经所述基本骨架序列突变得到的多肽序列进行评估分析，筛选出具有抗菌性的人工合成抗菌肽序列。2.根据权利要求1所述的人工合成抗菌肽的设计方法，其特征在于：所述评估分析操作包括通过软件进行理论预测，筛选出可能具有抗菌性的人工合成抗菌肽序列的步骤，所述软件采用的算法为SVM、RandomForest、ArtificialNeuralNetwork或DiscriminantAnaylsis中的至少一种。3.根据权利要求2所述的人工合成抗菌肽的设计方法，其特征在于：所述理论预测的判定标准为经SVM、RandomForest、ArtificialNeuralNetwork和DiscriminantAnaylsis算法评估后概率均大于50％，则判定为可能具有抗菌性的人工合成抗菌肽序列。4.根据权利要求2所述的人工合成抗菌肽的设计方法，其特征在于：所述评估分析还包括在通过软件进行理论预测分析后，再针对可能具有抗菌性的人工合成抗菌肽序列进行理化性能评估分析，筛选...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨愈丰，王燕，夏嫱，谢明峰，许佳伟，李均，刘振勇，彭莉萍，
申请(专利权)人：遵义医科大学珠海校区，
类型：发明
国别省市：广东,44