四川湍蛙不同地理种群之间皮肤抗菌肽差异性及其对病原微生物侵袭的适应

The amphibian skin and its secretion contain rich antimicrobial peptides with very high value for clinical application, and hence a hot spot of research in the world. This project plan to study Amolops mantzorum using the methods and techniques in ecology, biochemistry, molecular biology, microbiology, quantitative proteomics, and peptidomics. The research focus is the structural specificity of antimicrobial peptides in the skin secretion of different geological species of A. mantzorum, and the dynamic changes in the transcriptional and translational level of different families of antimicrobial peptides secreted against different microbial attacks. This is important to uncover the reason for the diversity of amphibian antimicrobial peptides, to elucidate the physiological mechanisms for amphibians to adapt to environment, and to understand the cooperative evolution of amphibians and microbes. It also provides the clues to the diagnosis of amphibian diseases at early stage, and help to use this result to construct directional inducement of antimicrobial peptides in amphibians.

两栖类皮肤及其分泌物中含有丰富的抗菌肽类物质，具有极高的临床应用价值，是国际上的研究热点。本项目拟以四川湍蛙（Amolops mantzorum）为研究对象，综合运用生态学、生物化学、分子生物学、微生物学、定量蛋白质组学和多肽组学等交叉学科的方法和技术，重点探查其不同地理种群间皮肤分泌物中含有抗菌肽的结构特异性，结合其在抵御不同微生物侵袭时所分泌的各家族抗菌肽在转录水平和翻译水平上的动态变化，解释其分子机制。对于揭示造成两栖类抗菌肽多样性的诱因，阐明两栖类对环境适应性的生理机制，以及两栖类与微生物的协同进化等均具有重要意义，并对两栖类疾病的早期诊断以及应用这些成果建立抗菌肽在两栖类中的定向诱导等方面提供依据。

本项目首次对不同地理种群间四川湍蛙皮肤分泌物中抗菌肽的差异及其成因进行了研究和探讨。经过三年研究，顺利完成了计划书中的研究目标。肽类抗生素与传统抗生素的杀菌机制具有本质的区别，很难让病原微生物产生抗药性，因此关于抗菌肽的各种研究是目前国际上的热点领域，两栖类抗菌肽是抗菌肽家族的重要组成部分，关于不同两栖类抗菌肽的研究一直是本领域的热点，然而国内外关于同种两栖类不同地理种群间抗菌肽的差异性报道却甚少，同时两栖类在受到不同环境微生物侵害时其表达的抗菌肽是否具有特异性的相关研究也未见报道。本项目通过综合运用生态学、生物化学、分子生物学、微生物学、定量蛋白质组学和多肽组学等交叉学科的方法和技术，不但在四川湍蛙皮肤及其分泌物中发现了许多新颖的抗菌肽，研究了其结构、性质和功能，为进一步研发具有自主知识产权的新型高效抗菌类药物等方面提供依据，同时对比研究了不同地理种群间抗菌肽的差异，并进行了四川湍蛙不同微生物侵染蛙以及抗生素处理蛙的相关实验，结果显示外界病原微生物的刺激不能造成两栖类抗菌肽序列结构和表达量的变化。因此我们认为两栖类抗菌肽的进化及变异是一个漫长的过程，这一进化过程在短期内不会受到外界病原微生物的影响，这种机制与高等动物后天免疫有着本质的区别。本项目研究结果对于揭示造成两栖类抗菌肽多样性的诱因，阐明两栖类与微生物的协同进化等均具有重要意义，研究结果填补了该领域的空白。