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抗微生物ペプチド（こうびせいぶつペプチド；抗菌ペプチド、宿主防御ペプチド[しゅくしゅぼうぎょペプチド]とも呼ばれる）は、進化的に保存された自然免疫反応の1種として機能するペプチドの総称であり、あらゆる種類の生命で認められる。原核生物と真核生物の細胞には基本的な違いがあり、それは抗微生物ペプチドの標的の違いを表しているのかもしれない。これらのペプチドは薬効を持ち、広いスペクトルをもつ抗生物質であり、新規治療薬としての可能性を示している。抗微生物ペプチドはグラム陰性およびグラム陽性細菌（通常の抗生物質に耐性のある種を含む）、マイコバクテリウム属 (結核菌を含む)、エンベロープを持つウイルス、真菌、および濃度によっては哺乳類細胞でさえ殺すことが示されている[1][2]。通常の抗生物質の多くとは異なり、抗微生物ペプチドは 免疫調節薬として機能することで免疫力を高めることができるようにみえる。
構造抗菌ペプチド3次元画像。様々な構造を持つのが特徴である。

抗微生物ペプチドは独特で多様な分子のグループであり、アミノ酸の組成と構造によってサブグループに分けられる[3]。多くの抗微生物ペプチドは12から50アミノ酸残基からなる。これらのペプチドには2つ以上の正に荷電した残基アルギニンとリジン（または酸性環境ではヒスチジン）、および通常50%を超える疎水性の残基が含まれる[4][5][6]。これら分子の二次構造は以下の4つのテーマに従う。2つ以上のジスルフィド結合の存在による�@αヘリックス、�Aβシート、 1つのジスルフィド結合および／またはペプチド鎖の環化の存在による�Bβヘアピンまたはループ、および�C引き伸ばし構造である[7]。これらのペプチドの多くは自由溶液中では構造をとらないが、生体膜の中では最終的な形態をとる。抗微生物ペプチドでは、ヘリックスのある面に沿って親水性の残基が並び、反対側には疎水性の残基が並ぶ[3]。抗微生物ペプチドのこの両親媒性が脂質二重膜への分配を可能にしている。膜への透過性付与はかならずしも必要ではなく、膜に作用する能力が抗微生物ペプチドの決定的な特徴である[8]。これらのペプチドは膜透過性付与からさまざまな細胞質の標的への作用と多岐にわたる。

タイプ特徴例
陰イオン性ペプチドグルタミン酸残基とアスパラギン酸残基が多い両生類のマクシミンH5、ヒトのダームシジン
直鎖陽イオン性α-ヘリックスペプチドシステイン残基を含まないセクロピン、アンドロピン、モリシン、昆虫のセラトトキシンとメリチン、マガイニン, デルマセプチン、ボンビニン、ブレビニン-1、両生類のエスクレチンとブフォリンII、ウサギのCAP18、ヒトのLL37
特定のアミノ酸残基が多い陽イオン性ペプチドプロリン、アルギニン、フェニルアラニン、トリプトファンが多いアバエシン、ミツバチのアピダエシン、ブタのプロフェニン、ウシの インドリシジン
システイン残基を含みジスルフィド結合がある陰イオン性および陽イオン性ペプチド1?3個のジスルフィド結合を含む結合数1：ブレビニン、結合数 2：ブタのプロテグリンとカブトガニのタキプレシン、結合数3：ヒトのディフェンシン、結合数4以上：ショウジョウバエのドロソマイシン
The modes of action by Antimicrobial peptides
抗微生物活性

抗微生物ペプチドの殺菌作用の様式はさまざまであり、細胞膜の破壊、代謝への干渉、および細胞内成分のターゲッティングを含む。そのペプチドと標的生物との最初の接触は、ほとんどの細菌の表面は陰イオン的であるので、静電的相互作用によるだろう。そのペプチドのアミノ酸組成、両親媒性、陽イオン的荷電、および大きさは、脂質二重層にくっつき、挿入され、「バレルステーブ」、「カーペット」、または「ドーナツ型小孔」機構によって小孔を形成することを可能にする。あるいは細胞に入り細胞の生存にとって重要な細胞内分子と結合することを可能にする[9]。細胞内結合モデルは細胞壁合成阻害、細胞膜の改変、自己分解酵素の活性化、DNA、RNA、タンパク質の合成阻害、および特定の酵素の阻害を含む。しかし、多くの場合、正確な殺菌機構は不明である。そのような機構の研究に対する新しい技術の1つは二面偏波式干渉計である[10][11]。通常の抗生物質の多くとは異なり、これらのペプチドは静菌的（細菌の増殖を阻害する）ではなく殺菌的（細菌を殺す）であるように見える。一般的に、これらペプチドの抗微生物活性は最小発育阻止濃度（MIC、細菌の増殖を阻害する薬剤の最小濃度）を測定することにより決定される[12]。
免疫調節活性

直接細菌を殺すことに加え、多くの免疫調節剤としての機能も持つことが示されている。その機能には、宿主の遺伝子発現を変える力、ケモカインとして、あるいはケモカイン産生を誘導する作用、リポ多糖によって誘導される炎症誘発性ケモカイン産生の阻害、傷の回復促進、樹状細胞と獲得免疫反応に関する細胞の反応を調節して感染の除去に関わるかもしれない。動物モデルでは、宿主の防御ペプチドが感染の予防と除去に重要であることが示された。多くのペプチドが初めは「抗微生物ペプチド」として単離されても、名付けられた「抗微生物ペプチド」が生体内では別にもっと重要な機能があると示されることがある（例えば、ヘプシジン[13]）。
抗微生物ペプチド作用の決定

抗微生物ペプチド活性の機構を決めるためにいくつかの方法が使われてきた[9]。

方法使い方
顕微鏡観察微生物細胞への抗微生物ペプチドの効果を可視化するため
蛍光色素膜小胞に透過性を付与する抗微生物ペプチドを測定するため
イオンチャネル形成抗微生物ペプチドによって作られた小孔の形成と安定性を評価するため
円偏光二色性および配向円偏光二色性脂質二重層に結合した抗微生物ペプチドの配列と二次構造を測定するため
二面偏波式干渉計抗微生物ペプチドの異なる機構を測定するため
固相NMR分光法生物学的な液晶状態における脂質二重膜での抗微生物ペプチドの二次構造、向き、および貫通を測定するため
中性子回折整列した多重層または液体中の膜でのペプチドによってできた小孔の回折パターンを測定するため

治療薬としての可能性

これらのペプチドは、新規治療薬および従来の抗生物質治療の新規補助剤の開発における非常に有力な候補である。それは、従来の抗生物質と比べ、抗生物質耐性を引き起こすように見えないが、一般に広範囲な活性を持っており、静菌的ではなく殺菌的であり、殺菌の誘導が短時間に起こるからである。非常に多くの天然ペプチドとそれらの派生物が、口腔粘膜炎、嚢胞性線維症(CF)に関連している肺の感染症、がん[14]、および典型的な皮膚感染症にわたるさまざまな疾患に対する新規抗伝染病療法として開発されてきた。ペクシガナンは糖尿病による足の壊疽を関係した感染症の治療で役に立つことが示されている。
抗微生物ペプチドのモデル

コンピュータシミュレーションにより、近年[いつ?]抗微生物ペプチドが膜とどのように相互作用するかの原子レベルの解像度の画像を提供している[15][16]。