KEY WORDSinsect; antimycotic peptide; antimicrobial peptide; antibiotic

昆虫是世界上最大的生物种群，据估计其种类多于10⁶，个体数量超过10¹⁸，占整个动物数量的90%。除海洋外，其余所有的生态环境都有昆虫的分布^［1］，这表明昆虫有极强的适应能力和防御能力。但研究发现，昆虫并不具有高等动物那样高度专一的免疫体系，即昆虫缺乏B和T淋巴细胞系统，也无免疫球蛋白及补体的存在。而昆虫能在自然界占据极大的优势，表明其先天性或获得性免疫能力是非常惊人的，其防御系统也必然有独到之处。

大量研究表明，在感染病菌或可能导致病菌感染(注射细菌或真菌，体壁损伤等)的情况下，昆虫能快速合成大量抗菌肽，迅速杀灭已侵入的病菌，并阻止病菌的继续侵染^［2］。到目前为止，在昆虫中已发现了大量的抗细菌肽，抗真菌肽，以及既抗真菌又抗细菌的抗菌肽。这些抗菌肽不仅对细菌、真菌有广谱抗菌能力，对病毒、原虫及癌细胞也有作用。此外，还有作用机制独特，对高等动物正常细胞无害等特点，在面临抗药性和筛选新的抗生素极端困难的情况下，昆虫抗菌肽可能成为抗生素的新来源。本文对昆虫抗菌肽的种类、特性、结构与活性的关系、分子设计、作用机理及其在医药中的应用前景和存在问题进行综述。

昆虫抗细菌肽

根据氨基酸组成和结构特征，已研究的抗细菌肽分为4类，即形成两性分子α-螺旋的抗细菌肽类、有分子内二硫桥的抗细菌肽类、富含脯氨酸的抗细菌肽类及富含甘氨酸的抗细菌多肽类^［3］。

1形成两性分子α-螺旋的抗细菌肽类

这类抗细菌肽分子内有两性分子的α-螺旋结构，但不含半胱氨酸，不具二硫桥。

Cecropins：天蚕素类，由31～39个氨基酸残基组成。N-端和C-端都有α-螺旋结构。N-端通常呈碱性，带正电荷，亲水；C-端酰胺化，中性或微酸性，不带电或带少量负电荷，疏水。目前已从鳞翅目和双翅目昆虫中分离出20多种cecropin类似物^［3］。Cecropins的抗菌谱包括革兰阴性和革兰阳性菌，通过在细菌细胞膜上形成电势依赖通道(voltage-dependent channel)，改变细胞膜的通透性，使细胞内容物泄漏而杀菌。

Andropin：仅存在于果蝇(Drosophila melanogaster)雄成虫的生殖道中，由21个氨基酸残基组成，只作用于革兰阴性菌，对革兰阳性菌无效。果蝇成虫的性交可以强烈诱导该抗菌肽基因的转录^［4］。

2有分子内二硫桥的抗细菌肽类

与cecropins相似，这类抗细菌肽在分子中也形成两性分子的α-螺旋结构，但在这肽分子中含有半胱氨酸，并形成分子内二硫桥。

Insect defensins：昆虫防御素，首先从肉蝇(Phormia terranovae)中分离得到，因与哺乳动物防御素defensins高度同源而被命名为insect defensins。后来从麻蝇(Sarcophaga peregrina)中也分离到这类抗菌肽，命名为sapecins^［5］。而从埃及伊蚊(Aedes aegypti)和冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)中分离到昆虫防御素家族成员，分别被称为aedes defensins^［6］和preprodefensin^［7］。除双翅目昆虫外，在半翅目、鞘翅目、膜翅目、毛翅目和蜻蜓目昆虫中都发现了昆虫防御素。

3富含脯氨酸的抗细菌肽类

Apidaecins和abaecin：蜜蜂(Apis mellifera)血淋巴中存在4种富含脯氨酸的抗细菌肽类。其中3种均由18个氨基酸残基组成，称为apidaecins^［8］。而另一种抗菌肽，abaecin，含有34个氨基酸残基，与apidaecins没有明显的同源性^［9］。但这些分子均富含脯氨酸，且都只对革兰阴性菌有作用。

Drosocin和pyrrhocoricin：两种抗菌肽分别来源于果蝇^［10］和无翅红蝽(Pyrrhocoris apterus)^［11］。drosocin由19个氨基酸残基组成，pyrrhocoricin包含22个氨基酸残基。两类抗菌肽分子中脯氨酸的含量均达到30%，而且都在第11个氨基酸残基(苏氨酸)上发生糖化作用。drosocin的苏氨酸残基上连有N-乙酰半乳糖胺-半乳糖结构，pyrrhocoricin则在相应的位置连有N-乙酰半乳糖胺。用水解酶去除分子中的糖，抗菌肽活性也继而消失，这表明分子中的糖对维持抗菌肽的活性是必需的。drosocin和pyrrhocoricin在相对较低的浓度(0.1 μmol*L^-1)时，就表现出抗菌作用，但只对革兰阴性菌有效。

Metalnikowins：从碧蝽(P.parasina)中分离出4种抗细菌肽，分别命名为metalnikowin I，IIA，IIB和III^［12］。前两种由15个氨基酸残基组成，后两种由16个氨基酸残基组成。四种抗菌肽高度同源，仅在末端3个氨基酸残基上发生变化。分子内均富含脯氨酸，含量近30%。metalnikowins与drosocin和pyrrhocorcin有较高的同源性。不同的是，metalnikowins分子中无苏氨酸残基，没有糖链结构。而且，metalnikowins表现出抑菌作用，drosocin和pyrrhocoricin则表现出杀菌作用。

4富含甘氨酸的抗细菌多肽类

Attacins：分子量超过20 Ku。从天蚕中分离出6种attacin，其中4种呈碱性，2种呈中性或微酸性。碱性和酸性attacin同源性高达80%。attacins仅对部分革兰阴性菌表现抑菌作用^［13］。

Sarcotoxins II：分子量为30 Ku，是目前昆虫中发现的分子量最大的抗细菌多肽，来源于麻蝇^［14］。sarcotoxin II分子C-端大约250个氨基酸区域内富含甘氨酸，N-端约15个氨基酸区域内富含脯氨酸。与attacin一样，sarcotoxins II也只对少数革兰阴性菌有作用。

Diptericins：双翅肽，存在于双翅目昆虫中，分子量为9 Ku。与sarcotoxins II相似，diptericins分子的C-端富含甘氨酸，N-端富含脯氨酸，而且仅对少数革兰阴性菌有作用。从肉蝇中分离出的双翅肽，在10和54位苏氨酸残基上均发生糖化作用，而且连有相同的糖链，即乙酰半乳糖胺—半乳糖—葡萄糖结构。糖链对维持抗菌肽的活性也是必需的，这与富含脯氨酸的抗细菌肽drosocin和pyrrhocoricin相似^［15］。

昆虫抗真菌肽

AFPIijima等^［16］从麻蝇中分离出一种抗真菌肽AFP(anti-fungal peptide)，首次报道了昆虫抗真菌肽。AFP由67个氨基酸残基组成，分子中富含甘氨酸和组氨酸。其在蒸馏水和盐溶液中有较强的杀菌能力，而在萨堡培养基上，必须有呋喃西林(nitrofurazone)的存在才有抗菌活性。有趣的是，从同一蝇中分离出的抗细菌肽sarcotoxin I A对AFP抗真菌有增效作用。

Holotricin 3从鞘翅目昆虫东北大黑鳃金龟(Holotrichia diomphalia)幼虫中分离得到，由84个氨基酸残基组成。与麻蝇抗真菌肽AFP相似，holotricin 3分子内也富含甘氨酸和组氨酸，而且分子量相近，但两者在氨基酸序列上却没有明显的同源性^［17］。

Drosomycin果蝇幼虫和成虫经细菌诱导，均可产生广谱抗真菌肽drosomycin^［18］。该抗真菌肽由44个氨基酸残基组成，分子内含8个半胱氨酸残基，形成4个二硫桥。其与植物(Raphanus sativus)种子中的富含半胱氨酸的抗真菌肽Rs-AFP₂高度同源。

既抗真菌又抗细菌的昆虫抗菌肽

Metchnikowin来自于果蝇，由26个氨基酸残基组成，对革兰阳性菌和真菌均表现抗菌作用。氨基酸序列和cDNA克隆的分析表明，该抗菌肽在果蝇中以两种类似物存在，两者高度同源，只有1个氨基酸不同^［19］。

Thanatin死亡素，是刺肩蝽(Podisus maculiventris)成虫经诱导产生的一种抗菌肽。由21个氨基酸残基组成，与青蛙皮肤中的抗菌肽brevinins有较高的同源性。该抗菌肽对革兰阳性、革兰阴性菌以及真菌都有很强的抗菌活性，因此被称为死亡素thanatin^［20］。

昆虫抗菌肽结构与活性的关系及分子设计

蛋白质的结构和功能密切相关。许多来自于不同物种的抗菌肽，其一级结构有不少相似之处。如肽的N-端半分子富含亲水的氨基酸残基，特别是碱性氨基酸赖氨酸和精氨酸。C-端则含较多的疏水氨基酸残基。而且，在抗菌肽的许多特定位置有一些较保守的氨基酸残基，如2位的色氨酸，5位,8位及9位的赖氨酸，11位的天冬氨酸等。有些位置尽管残基不同，但仍是保守性替换。来自同一目，不同种昆虫的抗菌肽，其一级结构更是极为相似，构成分子的氨基酸序列高度同源^［3］。提示不同抗菌肽在结构与活性的关系上可能有共同之处。但是，蛋白质功能主要取决于其高级结构。因此，要阐明结构与功能的关系，还需进一步研究其高级结构。目前，这方面的工作主要集中于分子中有两性分子α-螺旋的肽类，即cecropins和insect defensins。

Cecropin的结构区域可分为3段，即1～11位，12～24位和25-C末端。其中，1～11位形成两性分子α-螺旋，12～24位构成β-转角或无规则卷曲，25-C末端形成疏水螺旋^［21］。而insect defensin的三维结构包括N-末端环(4～14位)，中部的两性分子α-螺旋(15～23位)及C-末端的反向平行β-折叠(27～31位和35～39位)，以及连接β-折叠两条链的U型转角(32～34位)^［22］。抗菌肽在缓