天蠶素（cecropins）是第一個被發現的動物抗菌肽，最早在1980年由Boman等從天蠶蛹中分離得到。這種肽類物質源自蠶絲，具有抗菌、抗病毒、抗炎藥和促進傷口愈合等多種生物活性。
天蠶素抗菌肽對革蘭氏陽性菌和一些革蘭氏陰性菌有很強的殺傷力，但對真菌和真核生物無毒性。現代研究認為抗菌肽是最具潛力的抗生素替代品之一，天蠶素作為其中較為清楚的一種，通常通過誘導家蠶或榨蠶產生，作為保健食品使用。由于人工合成困難且成本高，通過微生物高效表達成為解決途徑。這類多肽抗生素通常由31～39個氨基酸殘基組成，N端具有強堿性形成雙親螺旋結構，C端則形成疏水螺旋，兩者之間的鏈區含有甘氨酸和L-脯氨酸，大多數多肽的C端被酰胺化，對其抗菌活性至關重要。
基本介紹
1、天蠶素抗菌肽是什么？
此后，人們相繼從家蠶、柞蠶、果蠅、麻蠅科中分離到了cecropins類抗菌肽。1989年，Lee等人從豬小腸中分高到了cecropin P1，說明了cecropins可能在動物中廣泛存在。天蠶素（cecropins）對革蘭氏陽性菌、部分革蘭氏陰性菌具有很強的殺傷力，而對真菌和真核生物沒有毒性。
2、天蠶素抗菌肽的用途
現代研究認為，抗菌肽是最具潛力的抗生素替代品之一。而天蠶素又是目前研究比較清楚的抗菌肽。由于人工合成抗菌肽不僅技術瓶頸多、工藝復雜，且合成成本昂貴，不適宜大規模生產。單一提純物在使用時還可能有溶血性問題，所以現在應用在人上的天蠶素抗菌肽基本上都是通過誘導家蠶或榨蠶產生的天蠶素與這些物質的初級混合物，作為保健食品使用，其中含有的天蠶素抗菌肽是極微的。
飼用天蠶素抗菌肽要克服提純難、成本高的問題就必須借助現代生物技術通過微生物的高效表達來實現。
3、飼用天蠶素抗菌肽CAD的研究開發
目前，國家飼料工業中心借助國家科研基金的支持已經成功解決這一問題。譙仕彥博士和祝發明博士領導的團隊根據抗菌肽CAD穿梭載體構建的特點，采用一種簡便、高效的載體構建方法。此法是在PCR引物設計時，在目的片段5′端加上隨機設計的接頭，利用PCR克隆目的片段，再用T4 脫氧核糖核酸聚合酶3′→5′外切酶活性處理PCR克隆目的片段，產生多個首尾相匹配的粘性末端，進行多片段定向連接、轉化、重組子鑒定。利用此法成功構建了高拷貝大腸桿菌枯草芽孢桿菌穿梭載體，為下一步天蠶素CAD的合成打下了堅實基礎。
他們在啟動子和高效Tat分泌途徑信號肽篩選中利用青霉素化酶（PGA）作為報告蛋白，通過枯草桿菌168菌株基因組的序列分析，對可能具有Tat分泌途徑的28個信號肽進行篩選，成功得到了1個非誘導型強啟動子和3個高效Tat途徑分泌功能的信號肽。并根據抗菌肽CAD基因合成與表達特點，利用枯草桿菌密碼子偏好性將天蠶素族抗菌肽A、D基因融合，經過多重PCR法成功合成了天蠶素CAD基因；再通過設計抗菌肽CAD在枯草芽孢桿菌中表達的研究方案，成功構建了在枯草桿菌1A747中高效分泌表達的抗菌肽CAD的表達載體，表達產物為37個氨基酸、分子量為3.72kD的抗菌肽。解決了抗菌肽基因工程菌安全性問題。
4、天蠶素抗菌肽CAD的商品化之路
為了驗證產品的效果，研究團隊利用小規模發酵罐進行了中試試驗。結果表明，通過對抗菌肽CAD重組枯草桿菌的液態深層發酵培養基及發酵條件優化篩選，獲得了7000U/ml的殺菌效價以及蛋白CAD表達量為上清總蛋白含量39.9％的最佳發酵條件。利用BCA蛋白定量測定法在重組枯草芽孢桿菌和1A747菌的發酵上清液中測得蛋白CAD的分泌表達含量為1.08mg/ml。此含量為國內外報道中最高量。
抑菌試驗表明抗菌肽CAD對畜禽主要致病菌沙門氏菌屬、大腸桿菌、糞腸球菌、糞鏈球菌、金黃色葡糖球菌等12種病菌具有很強的殺傷作用，但是對乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌沒有傷害。
目前這一技術體系已經實現向企業的轉移，由北京中農穎泰生物技術有限公司進行商品化生產，在河南林州生產基地中試效果令人滿意，現已經生產出天蠶素抗菌肽CAD產品。
參考資料 >
天蠶素抗菌肽，Cecropin B (free acid)，203265-23-0.固拓生物.2024-03-13
天蠶素類抗菌肽分子設計研究進展.中國知網.2024-03-13
天蠶素.中農穎泰林州生物科園有限公司.2024-03-13