認識複合氨基酸~抗菌胜肽 的抗菌效果!!

提起氨基酸相信大家應該都不陌生,不管是在健康食品、在化妝品,甚至在減肥商品上,都有他的參與.氨基酸是組成蛋白質的基本元素,所以對人體來講更是非常的重要。

人體中的氨基酸約占我們身體的20%或約50%。 它們是人體中僅次於水的第二大成分。 一個體重為50公斤的人的身體中大約含有10公斤的氨基酸。

 

 

α-胺基酸的未電離形式的一般結構。 GYassineMrabetTalk✉ 本向量圖形使用Inkscape創作

 

然而氨基酸卻有一個大秘密,大多數人都不知道其實基本上,氨基酸是有抗菌功能,而且是廣泛存在於多種生物體內,它是生物體內一類具有抗微生物活性的小分子短肽蛋白質~抗菌胜肽,又稱抗微生物肽(antimicrobial peptide, AMPs),也稱爲肽類抗生素(Peptide antibiotics)或天然抗生素(Natural antibiotics)。

 

 

多種多樣的抗微生物肽.英文維基百科的Ymahn, CC BY-SA 3.0

 

 

他是生物體的一道天然的防禦系統,當生物體受到病原菌,細菌入侵時,首先產生的防禦機制便是抗菌蛋白,這種天然殺菌劑「抗菌胜肽」會群起而攻之,進而造成細菌死亡。

 

 

什麼是抗菌胜肽?它的功能與效果是什麼?

 

抗菌胜肽是一群由6至59個氨基酸所構成的多肽,可以在人體、青蛙、果蠅、甚至是植物之中都可以發現。抗菌胜肽主要的功能是抵禦及撲殺外來的病原體,如細菌、真菌及病毒等。

 

大致上,動物體表、皮膚、腸胃道等身體部分有抗菌胜肽的大量表現。

 

抗菌胜肽是動物體對抗病原體的先天性免疫反應之一環,抗菌胜肽除了能直接撲滅病原體外,也可以刺激免疫細胞,影響細胞合成物質的速率及細胞內酵素的活性,以調控增強動物體對抗疾病的免疫力。

 

目前發現的抗菌胜肽共約800種,是認為不同生物的免疫系統早期就已經演化出現且廣泛使用的免疫機制。人體所使用的抗菌胜肽大約是29至35個複合氨基酸組成,且具有2至3個由氨基酸之間共價鍵結的雙硫鍵,相對於平常的多肽類有更穩定、堅固的立體結構。人體的抗菌胜肽可撲滅多種類的細菌,如大腸桿菌、肺炎雙球菌、黃金葡萄球菌等等。

 

 

複合氨基酸~抗菌胜肽,如何殺死細菌?!

 

抗菌胜肽大多成正電荷,同時帶有親水端跟疏水端,以便能貼近帶負電荷的病原體表面,並插入病原體的脂質膜中,藉此行擾亂病原體外膜。由於正常細胞只有在細胞膜內側才呈現負電性,並且正常細胞膜上還有大量膽固醇,會影響抗菌胜肽親水端的插入,而細菌等病原體的外膜含有較多電荷,故抗菌胜肽會以親水端進行附著,再用疏水端插入脂質膜中,以此避免抗菌胜肽攻擊到正常細胞。

 

細胞膜的放大圖。細胞膜由脂質分子排列成雙層結構,朝外的是親水端;朝內的是疏水端 (影像來源:李明道)

 

 

插入外膜的抗菌胜肽可擴張病原體的表面積,及破壞外膜穩定的結構,因為病原體沒有足夠脂質分子支撐增大的表面積,藉此使病原體的外膜越來越薄,導致病原體表面出現破洞。有些抗菌胜肽可以自行在病原體外膜組成通道,直接打破病原體進行破壞。另一些抗菌胜肽可以進入病原體內部,直接影響病原體的DNA、RNA及必需酵素的合成,以達到破壞病原體正常生理功能的能力。

 

抗菌胜肽作用隨時間變化的分佈位置。圖左是抗菌胜肽先平貼在膜面上;圖右是破洞產生後,慢慢有一些抗菌胜肽開始往洞口垂直插入。(影像來源:李明道)

 

 

專家認為,未來抗菌胜肽的應用及研究有助於發展非抗生素類的抗病原體用藥,特別是針對目前對抗生素產生抗藥性的細菌作醫療用途,或使用在養殖漁業及畜產等產業,以避免抗生素會量累積在體內。也就是希望抗菌胜肽能解決今日抗生素濫用後導致的病症及隱憂。一些科學家認為,抗菌胜肽進行脂質膜的干擾作用,有助於膜流動性及外膜分子間作用的相關研究及了解。

進一步研究更發現,抗菌胜肽會對癌細胞進行調控及抑制,因此認為若能進行抗菌胜肽人工修飾,或許可以研發出針對癌細胞攻擊的抗癌胜肽,製造成對抗癌症的一種新型用藥。

 

 

 

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資料來源:

  1. 氨基酸~維基百科,自由的百科全書,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%A8%E5%9F%BA%E9%85%B8
  2. 抗微生物肽~維基百科,自由的百科全書,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%97%E5%BE%AE%E7%94%9F%E7%89%A9%E8%82%BD
  3. 抗微生物胜肽,https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=14060
  4. 鑿殺細菌的天然小蛋白,https://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?id=1258