AbMole小课堂丨Alamethicin（丙甲菌素）的膜通道形成机理及其在膜互作、抗菌的应用

膜活性肽（Membrane active pept）是一类能够与生物膜相互作用并改变膜性质的特殊肽类，可通过与细胞膜相互作用来发挥其生物活性，其中Alamethicin（丙甲菌素，AbMole，M53709）自被发现以来，因具有较强的膜穿透和抗菌能力，受到了科研人员的广泛关注。AbMole为全球科研客户提供高纯度、高生物活性的抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、靶点蛋白、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。

一、Alamethicin（丙甲菌素）的作用机理

Alamethicin（丙甲菌素，AbMole，M53709）是一种由20个氨基酸组成的线性多肽，其显著特点是含有多个非蛋白原性氨基酸：2 -氨基异丁酸（Aib）。Aib的存在影响了肽链的构象，它能够诱导Alamethicin肽链形两亲性α-螺旋结构，即亲水和疏水氨基酸分别位于肽链两侧。这种结构使得Alamethicin能够插入细胞膜的磷脂双分子层中，随着Alamethicin（丙甲菌素）浓度的增加，单体之间开始相互聚集。当多个Alamethicin单体以特定的方向排列时，其亲水的内部逐渐靠拢形成一个亲水性的通道，而疏水的外部与膜的疏水部分紧密结合，最终组装形成近似桶状的平衡孔道结构。

图 1. Alamethicin在细胞膜上自发形成孔洞并模拟离子通道^[1]

二、Alamethicin（丙甲菌素）的科研应用

1. Alamethicin（丙甲菌素）可用于形成电压依赖性离子通道

Alamethicin（丙甲菌素，AbMole，M53709）可以在膜中组装形成电压依赖性离子通道。其形成的离子通道具有独特的电学特性，即通道的开闭状态受到膜两侧电压的调控。当膜电位达到一定阈值时，Alamethicin 寡聚体组装形成的通道发生构象变化，并打开允许离子通过；而当膜电位改变时，通道又会关闭。这种电压依赖性离子通道的形成机制涉及Alamethicin分子在膜电场作用下的重新排列和聚集。Alamethicin的两亲性和电压门控特性使其成为研究离子通道、离子跨膜运输的理想模型^[2]。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。

2. Alamethicin（丙甲菌素）用于研究细胞膜和肽的相互作用

Alamethicin（丙甲菌素，AbMole，M53709）作为膜活性肽的典型代表，是研究膜-肽相互作用机制的重要工具。通过对Alamethicin与生物膜或人工膜相互作用过程的研究，可以揭示膜活性肽与膜相互作用的一般规律。例如，利用光谱学技术（如电子顺磁共振光谱、圆二色光谱等）和显微镜技术（如冷冻电镜、荧光显微镜等），可以观察Alamethicin在膜中的取向、构象变化以及聚集过程。这些研究为理解多肽、蛋白与膜的相互作用机制，以及相关生理和病理过程中膜-肽相互作用的变化提供了重要参考^[3]。

3. Alamethicin用于抗菌研究

Alamethicin（丙甲菌素，AbMole，M53709）也具有抗菌能力，当其浓度超过阈值后可在细菌细胞膜上形成大量孔洞，这将导致细菌内容物的释放和死亡。研究表明，Alamethicin与氟喹诺酮类抗菌剂，如Enrofloxacin联合使用时，能够显著增强抗菌效果。这种协同作用主要是由于Alamethicin能够破坏细胞膜的完整性，使Enrofloxacin更容易进入细胞内部发挥作用^[4]。

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参考文献及鸣谢

[1] O. B. Tarun, M. Y. Eremchev, A. Radenovic, et al., Spatiotemporal Imaging of Water in Operating Voltage-Gated Ion Channels Reveals the Slow Motion of Interfacial Ions, Nano letters 19(11) (2019) 7608-7613.

[2] Z. Su, M. Shodiev, J. J. Leitch, et al., Role of Transmembrane Potential and Defects on the Permeabilization of Lipid Bilayers by Alamethicin, an Ion-Channel-Forming Peptide, Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids 34(21) (2018) 6249-6260.

[3] E. F. Afanasyeva, V. N. Syryamina, S. A. Dzuba, Communication: Alamethicin can capture lipid-like molecules in the membrane, The Journal of chemical physics 146(1) (2017) 011103.

[4] L. Fassi Fehri, H. Wróblewski, A. Blanchard, Activities of antimicrobial peptides and synergy with enrofloxacin against Mycoplasma pulmonis, Antimicrobial agents and chemotherapy 51(2) (2007) 468-74.