1994年，世界衛(wèi)生組織對細菌耐藥性的監(jiān)測結(jié)果給全世界提出了警告：細菌對抗生素產(chǎn)生的耐藥性正在以驚人的速度增加，現(xiàn)有的抗生素藥物正在失去原來的療效（陳代杰，2001）。隨著昆蟲學研究的進一步深入，人們發(fā)現(xiàn)昆蟲雖然沒有完善的免疫防御體系，但體內(nèi)存在高效的無細胞免疫系統(tǒng)，是一類具有高度適應(yīng)性和防衛(wèi)機能的動物。1972年，瑞典科學家boman等首先從天蠶蛹中發(fā)現(xiàn)抗菌肽，以惜古比天蠶（hyalophora ce-cropia）為實驗材料，注射蠟狀芽抱桿菌誘導(dǎo)產(chǎn)生抗菌肽（cecropins），后又從家蠶。柞蠶、蓖麻蠶及多種昆蟲中均分離到抗菌肽（faye等，1975），目前已達100多種。昆蟲抗菌肽是昆蟲細胞特定基因編碼產(chǎn)生的一類小分子多肽，具有廣譜抗菌性，尤其對耐藥菌株有明顯的殺傷作用，且不破壞生物體的細胞，無免疫原性，它的生成和釋放是機體炎癥反應(yīng)的組成部分，是宿主防御細菌、真菌等病原微生物入侵的重要屏障，因此抗菌肽迅速成為生命科學領(lǐng)域研究的熱點。國內(nèi)外科學家在研究其生物特性的基礎(chǔ)上，采用分子生物學和基因工程技術(shù)手段，將抗菌肽基因重組到動植物或微生物體內(nèi)，希望生產(chǎn)出抗菌的轉(zhuǎn)基因動植物或大量的抗菌肽，以作為新一代替代抗生素的抗菌藥物。因此，對昆蟲抗菌肽的研究具有重要意義和應(yīng)用價值。
1 昆蟲抗菌肽的類型及生物學特征
昆蟲抗菌肽是昆蟲免疫的效應(yīng)物。昆蟲在受創(chuàng)傷或感染細菌后，細菌脂多糖誘導(dǎo)昆蟲的細胞和脂肪體迅速分泌抗菌肽，殺死細菌。昆蟲抗菌肽是由細胞中核糖體合成的一類堿性多肽，具有分子量小、熱穩(wěn)定性和水溶性好、無免疫原性等特點（趙東紅等，1999）。根據(jù)氨基酸組成和結(jié)構(gòu)特點昆蟲抗菌肽大致分為以下5類。
1.l 天蠶素類（ cecropions）由31-39個氨基酸殘基組成，分子內(nèi)有兩親性的α-螺旋結(jié)構(gòu)，不含cys，不具有二硫鍵，n一端區(qū)域強堿性，c一端一半為中性疏水區(qū)，等電點為8．9－9.5，100℃加熱仍保持一定的活性，不易被胰蛋白酶、胃蛋白酶水解，目前已在鱗翅目和雙翅目昆蟲中分離出20多種天蠶素類似物。
1．2 昆蟲防御素（insect defensins）由 38-43個氨基酸殘基組成，分子中含有6個cys，分子內(nèi)有二硫鍵，可形成兩親性α-螺旋結(jié)構(gòu)。其分布廣泛，迄今已發(fā)現(xiàn)昆蟲綱就有15大類30多種防御素（matsuycma等，1988），可殺死革蘭氏陽性菌，而對革蘭氏陰性菌、真菌及真核細胞幾乎無效，不引起血細胞溶血效應(yīng)。昆蟲防御素不在吞噬細胞中作用，而是分泌到受感染昆蟲血液中。
1.3 富含脯氨酸或精氨酸的多肽這類抗菌肽目前已在雙翅目、膜翅目、半翅目、鞘翅目中發(fā)現(xiàn)，含有15-34個氨基酸殘基，與某些哺乳動物的抗菌多肽（r39、bac5、bac7）相似，是2－4 kda富含pro或arg的多肽，主要抑制革蘭氏陰性菌，但機理不清楚。
1.4 富含甘氨酸的抗菌肽這類抗菌肽近幾年才從天蠅、麻蠅中發(fā)現(xiàn)，其一級結(jié)構(gòu)中富含gly，分子量為 8-30kda，推測含gly量很高的這類抗菌肽對提高肽鏈的彈性及廣譜抗菌等可能起重要作用。
1.5 抗真菌肽（anti-fungal peptides afp） ijima首先從麻蠅中分離出一種afp，隨后又發(fā)現(xiàn)了與afp相似的 holotricin，其分子中富含 gly和 his，兩者分子量相近，但氨基酸序列無同源性。從中發(fā)現(xiàn)既抗細菌又抗真菌的昆蟲抗菌肽metchnikowin和thanatin，其機理可能是通過抑制細胞呼吸而起到殺菌作用。
2 昆蟲抗菌肽的生理活性及作用機理
昆蟲抗菌肽具有廣譜殺菌作用，包括革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌（boman,1991），尤其對耐藥菌株抗菌效果更佳，對某些真菌如鏈孢霉、綠色木霉等也有顯著效果?？咕牡臍⒕饔脵C理至今仍然存在不同見解，主要包括以下兩個方面。
2.l 電勢依賴性通道的形成機制 普遍認為抗菌肽通過靜電作用被吸引到細菌細胞膜表面，然后流水尾插入細胞膜中的疏水區(qū)域，改變細胞膜的構(gòu)象，多個抗菌肽分子在細菌細胞膜上穿孔而形成離子通道，造成細菌細胞膜破壞，引起胞內(nèi)物質(zhì)的泄失，導(dǎo)致細菌死亡（ christensen等，1988；lockey等，1996； carlsson等，1991； marchim等，1993； saberwal等，1994）。 christensen等 （1988）以脂雙層為模型詳細描述了抗菌肽的孔道作用過
程，抗菌肽分子通過其兩親性α-螺旋上的正電荷與細菌細胞膜磷脂分子上的負電荷之間的靜電吸引而結(jié)合在膜上，接著抗菌肽分子中的疏水段借助于分子中連接結(jié)構(gòu)的柔性插入到膜中，之后抗菌肽分子兩親性一螺旋也插入到膜中，打亂了膜上膜蛋白和膜脹原有的排列秩序，Zui終通過膜內(nèi)分子的相互位移，使抗菌肽分子相互聚集在一起形成離子通道，造成菌膜電勢失去，引起胞內(nèi)物質(zhì)泄漏，不能保持正常的滲透壓而死亡。而且通道的形成、開啟、關(guān)閉都依賴于膜的電勢，只有當膜的電勢高于 110 mv時通道才能形成并處于開啟狀態(tài)。lockey利用電子顯微鏡和免疫膠體金技術(shù)觀察到天蠶素（cecropin）a結(jié)合到大腸桿菌膜上，形成9．6mm直徑的病灶，其孔道直徑為4．2mm，孔洞導(dǎo)致胞內(nèi)容物外泄，細菌死亡，為電勢依賴性通道的形成提供直觀證據(jù)。carlsson和ben．mich（1991）對通道的形成理論提出了新的觀點，認為抗菌肽干擾了細菌細胞膜外一些蛋白的基因轉(zhuǎn)錄致使細胞膜中這些蛋白含量減少，從而造成細胞膜通透性增加，細菌的生長受到抑制。gazit等（1994）用衰減全反射傅立葉變換紅外光譜和分子動態(tài)模擬等手段得出的試驗結(jié)果，對抗菌肽的作用機理提出了木同的見解，認為抗菌肽只是結(jié)合到膜的表面，并未觀察到抗菌肽插入膜中，更未形成通道。還有人認為抗菌肽能夠抑制細菌細胞壁的形成使細菌不能維持正常形態(tài)，導(dǎo)致生長受阻。從以上也可看出，昆蟲抗菌肽抗菌機理與通過阻斷細菌的大分子生物合成來發(fā)揮作用的抗生素的抗菌機理完全不同，細菌木易對抗菌肽產(chǎn)生耐藥性。
2.2抑制細菌的呼吸作用 fehlbaum和bulet（1996）研究抗菌肽thanatin時觀察到，當thanatin的濃度在0．3－0．6 μmol／l時對大腸桿菌有很強的殺菌作用，但當濃度提高到 70 μmol／l時仍然檢測不到細胞內(nèi)容物的泄露，說明thanatin不是通過形成細胞膜通道來抑殺細菌，繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)當用thanatin處理細菌lh后，細菌的呼吸變?nèi)酰?h后呼吸作用完全停止，由此推斷thanatin可能通過抑制細胞的呼吸作用致其死亡?？咕娜绾巫钄嗉毎粑臋C理還不清楚，有待進一步深入探討。
此外，抗菌肽還可通過促進機體的免疫功能來提高抗菌能力。研究發(fā)現(xiàn)抗菌肽對人髓樣白血病細胞（k552）、艾氏腹水瘤、宮頸癌細胞、直腸癌hr8340及肝癌細胞bet7402等均有殺傷作用，且抗菌肽具有對腫瘤細胞有選擇性的抑殺作用，而對正常哺乳動物細胞無害，但對抗菌肽的抗癌機制還不十分清楚。ourth和renis報道，煙蚜夜蛾幼蟲的血淋巴對6種dna、rna病毒有明顯的抑制作用，表現(xiàn)為病毒感染力迅速下降，而且這種抗病毒活性具有廣譜性。1993年我國研究人員以柞蠶素對鴨乙型肝炎病毒感染后的治療作用表明，給藥 10 d后可顯著降低血清中鴨肝炎病毒的dna水平，損壞的肝細胞得以恢復(fù)（張衛(wèi)民等，1998）。wachinger（1998）研究報道，蜂毒素和天蠶素可以在亞毒性濃度下抑制艾滋病毒hivi的基因表達，從而減少hiv－1的增殖。因此研究抗菌肽的抗病毒能力十分重要。
3 昆蟲抗菌肽基因的克隆與表達研究及其在動物中的應(yīng)用