Биологический каталог




Биология антибиотиков животного происхождения

Автор В.Н.Кокряков

ишеней свидетельствуют о повышенном аффиннитете (сродстве) катионных пептидов к структурам, обогащенным анионными фосфо-липидами (фосфатидинглицерин, кардиолипин), которые являются характерным структурным элементом большинства цитоплазматиче-ских мембран бактерий (Кагава, 1985). Модификации первичной структуры природных цекропинов позволяют оценить значимость отдельных аминокислотных остатков в реализации антимикробных и цитотоксических свойств молекулы. Например, замена лейцина в 4-м положении или изолейцина в 8-м положении цекропина А на пролин заметно снижает антимикробную активность молекулы, особенно в отношении грамположительной бактерии Micrococcus luteus. Пролин в данном случае нарушает амфипатическую N-концевую а-спираль. Важное значение в реализации антимикробных свойств цекропина А имеет триптофан во 2-м положении, удаление которого на два порядка снижает активность пептида в отношении Pseudomonas aeruginosa и М. luteus. Существует предположение о том, что триптофан в этой позиции взаимодействует с остатками фенилаланина в 5-м положении и лейцина/изолейцина в 8-м соседних молекул, участвующих в формировании структуры ионного канала (Durell et al., 1992). Структурные аналоги цекропина со свободными С-карбоксильными группами характеризуются меньшей антимикробной активностью по сравнению с природными пептидами, у которых эти группы амидиро-ваны (Merrifield et al., 1982). Как и в случае с дефенсинами кролика, более оснбвные представители семейства цекропинов (цекропины А и В) обладают повышенной антимикробной активностью по сравнению с менее катионным цекропином D, в молекуле которого на три положительных заряда меньше (Boman et al., 1991).

С целью получения антибиотических пептидов с повышенной функциональной активностью и селективностью антимикробного действия ведутся исследования по разработке химически синтезируемых молекул, сочетающих в себе структурные особенности нескольких цитотоксических пептидов. В настоящее время в американо-шведских исследованиях получены разнообразные химерные молекулы, фрагменты которых гомологичны цекропинам и мелиттину. Мелиттин является основным пептидным компонентом пчелиного яда. Он состоит из 26 аминокислотных остатков: GIGAVLKVLTTGLPALISWI-KRKRQQ—NH2, образующих на N-конце молекулы гидрофобную а-спираль, а на С-конце — гидрофильную а-спираль. Подобная организация молекулы делает ее сильно токсическим соединением с антимикробными и гемолитическими свойствами. В серии работ осуществлено получение химическим твердофазным методом гибридных (химерных) молекул, фрагменты структур которых представлены как последовательностями мелиттина (М), так и цекропина А (СА) одновременно в разных сочетаниях. Антимикробная активность таких гибридных молекул оказалась максимальной в сочетаниях СА(1—24) М(1—13) и М(1—13)СА(1—22), причем для всех них была характерна низкая гемолитическая активность, свойственная цекропинам.

Опыты по влиянию на проницаемость искусственной плоской ли-пидной мембраны цекропина и его синтетических гомологов выявили следующие закономерности взаимодействия пептидов и мембран-мишеней. В водных растворах цекропины имеют тенденцию к ассоциации молекул с образованием олигомеров, состоящих как минимум из 2 молекул. Эти олигомеры адсорбируются на поверхности липидных бислоев за счет электростатических взаимодействий оснбвных групп пептида и фосфатных групп фосфолипидов мембран. Следующий этап взаимодействия определяется гидрофобными взаимодействиями липофильной поверхности амфипатической N-концевой а-спирали и гидрофобной С-концевой а-спирали цекропиновой молекулы с алифатическими хвостами жирных кислот фосфолипидов. Заключительный этап взаимодействия цекропинов с мембранами связан с образованием в структуре последних каналов (пор), несущих на своей внутренней поверхности положительные заряды. Это предопределяет относительную избирательность проникновения через подобные поры анионов (Christensen et al., 1988).

Являясь с химической точки зрения амфипатическими молекулами, цекропины обладают свойствами поверхностно-активных соединений, осуществляющих свое антибактериальное действие путем внедрения в цитоплазматическую мембрану клетки-мишени, формируя в ней неупорядоченные поры (каналы) (Christensen et al., 1988). Нарушение структурной целостности плазмалеммы бактерий приводит к диссипации мембранного потенциала клетки, подавлению энерго-обеспечивающих клетку процессов гликолиза и окислительного фос-форилирования и зависимых от них транспорта ионов и нутриентов, транскрипции и трансляции. Результирующей всех этих воздействий на микробные клетки является их гибель. Сходное действие на бактерии оказывают такие пептидные антибиотики микробного происхождения, как грамицидин А и полимиксины.

Неожиданное продолжение исследований с цекропинами имело место в 1989 г., когда шведские ученые обнаружили родственный цек-ропину пептид Р1 (рис. 13) в слизистой тонкой кишки свиньи. Треть остатков в молекулах Р1 свиньи и цекропина А оказались идентичными, а с учетом эквивалентного характера замен некоторых аминокислотных остатков гомология пептидов составляет около 70 % (Lee et al., 19840- В 1997 г. в лаборатории проф. Лерера (США) были выделены и секвенированы цекропиноподобные пептиды (стиелины, stye-lins) из гемоцитов асцидии Styela clava, относящейся к хордовым животным подтипа оболочники (Lee et al., 1997).

Таким образом, уже в трех крупных эволюционно отдаленных группах животных обнаружены антимикробные пептиды, относящиеся к цекропинам, что свидетельствует как об их древнем происхождении, так и особой функциональной значимости в обеспечении резистентности к инфекции. 1.9. МАГЕЙНИНЫ

Общеизвестно, что кожа лягушек является продуцентом многих биологически активных веществ (Bevins, Zasloff, 1990; Kreil, 1994), поэтому неудивительно обнаружение в ее секретах группы антимикробных пептидов, названных магейнинами (magainins от древнеевр. magain, что означает щит, защита) (Zasloff, 1987). В качестве основного объекта выделения этих пептидов

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Биология антибиотиков животного происхождения" (3.25Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(22.10.2017)