Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 40
Текст из файла (страница 40)
осуществить полный синтез антибиотика. Группа сотрудников йуассачусетского технологического института (США) разработала в 1973 г. метод ферментативного синтеза грамицидина С. Для синтеза этого антибиотика-полипептида потребовалась нммобялизация нескольких ферментов и разработка АТФ-системы, функционирующей в качестве легко возобновляемого энергетического источника. Использование многоэтажных ферментных систем для получения некоторых биологически активных полипептнлов — методвесьма перспективный. Впервые в 1945 г. химическое строение грамицидина С было детально изучено Белозерским и Пасхнной, которые дали убедительное доказательство отличия его от полипептидов Дюбо.
Грамицидии С вЂ” пептид, в состав которого входят пять аминокислот: 1.-валин, 1.-орнитнн, 1.-лейцин, Р-пролин и Р-феиилала'ннн. В состав грамзщиднна Дюбо, как уже отмечалось, входят 15 амниокислотных остатков шести аминокислот. При дальнейшем изучении химии грамицидина С и, в частности, при определении его молекулярной массы (равна 1141) было установлено, что грамицидин С вЂ” декапептид, содержащий в определенной последовательности десять аминокислотных остатков тех же пяти аминокислот: Ц-Вел е 1.-Орн и С-Леи — ~и О-Фен — и 1.-про Х-Про ~ — 0-Фен ~ — Е-Лей -е--Е-Орн е — 1,-Вал М 11а 1л, ! ф~ сна ф~ у С 11е ! ~О-СН 77 ~+ Г'," + с с' с ф 77 — сн ф ~чс ! сн, 1 М11г Грамиципии С Приведенная структурная формула грамицидина С показывает, что в ием имеется свободная амвнная группа, представленная Ь-амнногруппой орнитина. Изучение взаимосвязи между химической структурой грамицидина С и его биологической активностью показало, что наличие свободной амннной группы весьма важно для проявления антибиотической активности.
Блокнрование аминогруппы путем ацилирования или ее снятие путем дезамннирования приводит к значительному снижению, а в некоторых случаях к полному уничтожению антибиотической активности. Уровень антибактериальной активности производных грамицидина С зависит не только от присутствия аминной группы, но и от 176 ее положения в молекуле. Если удалить зти основные, биологически активные группы по отношению к циклопептидной части молекулы грамицидина на 2„5 и 9 атомов углерода от положения их в природном антибиотике, происходит снижение биологической' активности в 7 раз. Прн ацилированин (замещении кислотными От~ остатками типа1т — С /Ь-аминных групп орнитнна антибиотическая активность грамнцидина С уменьшается в 100 — 150 раз, и грамицидин в атом случае полностью теряет свойства антибиотика. Замещение б-аминной группы орнитнна на карбокснльную о ~ группу йт — С, ) приводит к полной потере биологической актив- ~ОН! ности грамицидина С.
Все зто указывает на то, что молекула грамициднна С, образующаяся в процессе биосинтеза, обладает оптимальной с точки зрения антибактериального действия структурой и определенной жесткостью конформации. С ослаблением жесткости конформации молекулы уменьшается нли полностью исчезает антибиотическая активность. различные штаммы Вас. Ьгеои кроме вышеназванных антибиотиков способны синтезировать и другие полипептидные антибиотические вещества. К их числу относятся здеии, бреволин и бревин, выделенные из культуральной жидкости Вас.
Ьгеозз, а также Таблица и1 Обрввоввнне витнбиотинов рвзлнчиыми иствммвми Нас!!Ьсз Ьтмдз Число нииноииснатныи истинно и Пронзи снт Аитнбмиин Бренитен Брееин Бреиолин Бресенн ! рвмицндин А Грвмнцидин В Грнмнцидин С Грвмнцидин Со Грвмицнднн 0 Грвтивин Грвцейлнн Комнслн Мемории лин Тирсмидин А Тироцндин В Тироциднн С Эденн Эсеин и др. Нас. Ь сом Нас. Ьтеи1з Вас. Ьтеиз Вас. бами Вас, Ьгеои 0ццсм Вас, Ьгеом !1ццсм Вас. Ьгсыз Н, Р' 'Вас.
Ьеоы 0цьоз Вас. Ьгеоы Вцьов Вас. Ьгео1з Ч-ЗЗ Ваа Ьтемз Р Вас Ьгииз КБ-103 Вас. Ьгее1з Вас, Ьгес1з Вцьои Вас Ь'е01з итцьоз Нас. Ьгес1з и!цЬсм Вас. Ьгес1з слс-4 Вас. Ьгеогз 8 6 27 О 22 15 15 10 15 20 — 21 !2 34 12 Не установлено 10 !О Ю 4 29 бревиген, гратизин, грацейлнн, комисан, мемориалнн, зсенн, бресеин и др. Штаммы Вас. Ьгеп(з, полученные в результате естественной изменчивости и индуцированным путем, образуют 23 полипептидных антибиотика, отличающихся строением молекулы и аминокислотиым составом (табл. 41).
ПОЛИМИКСИНЫ (РОЕУМТХ)ИБ) В группу полимиксинов входят родственные антибнотические вещества полипептидной природы, образуемые различными штаммами Вас(1(из ро1утуха и ВасШиз с1гси1ааз. Об антнбнотическом веществе, образуемом Вас. ро1утуха, впервые было сообщено в 1947 г. Венедиктом и Лангликком. Стенсли с сотрудниками описал некоторые свойства антибиотика, активного по отношению к грамотрнцательным организмам. Эти же авторы предложили назвать выделенный антибиотик полимнксином н определили продуцирующий его организм.
Примерно в то же самое время английские исследователи опубликовали данные об антибиотике аэроспорине, образуемом ВасШиз аегозрогиз. Позднее было установлено, что Вас. аегозрогиз близок Вас. ро1утуха, и антибиотнк, образуемый им, подобен полимиксину. В дальнейшем методом бумажной хроматографии было показано, что различные штаммы Вас. ро1утуха образуют различные варианты полимиксина, отличающиеся аминокислотным составом.
Вначале было определено пять разных полимнксинов: полимиксин А (ранее этот антибиотик назывался аэроспорином), полимиксин В, полнмиксин С, полнмиксин 0 н полимиксии Е (колнстин). Россовская в 1956 г. выделила нз почв Москвы штамм Вас. ро1утуха Иозз., образующий полимиксин М. Японские ученые Кимура, Мураи и другие в 1969 г. сообщили о новом полипептидном антибиотике полимиксине Р, который затем был разделен на два полипептида: полнмиксин Р~ и полимиксин Р,.
К этой группе антнбиотиков относятся также циркулины (циркулин А и цнркулин В) и октапентины. К настоящему времени описано 35 антибиотиков полнмиксинового ряда, в том числе 22 антибиотика, относящееся, собственно, к полимиксинам, и 13 — к октапентииам. Все известные полимикснны различаются аминокислотным составом. Однако в структуре всех этих антибиотиков присутствуют треонин, а, у-диаминомасляная кислота (ДМК) и одна из жирных кислот (табл.
42). Особенностью группы полимиксинов является то, что в составе нх молекул имеется 4 — 5 свободных у-анниных групп а, т-днамнномасляной кислоты, что придает полимпксннам свойство катнонных детергентов, способных образовывать комплексы с фосфолипидами клеточных мембран. 1тз Табанил 42 Амнноиислотныа серена антибиотиков труниы нолимиксинон тре- Зитйайосйй омм алании Жирная иислота Полимиксины: 10 10 11. гь 1Ь 1Ь И. И.,10 И.,1 2 2 2 ГО ГО 1О 61. 5Ь 61. 61.
ВЬ 6Ь зь 31. И. 11. 2Ь !О 10 10 ГО !О 2Ь 2Ь 1О 1О т Та Циркулин А Циркулин В Октанентиныс А, В, С, Примечании: о строение лилилноа части ДМК вЂ” сстатсй и а-метилееичйнсил: ОМД !Ь 41., !О 4Ь, ЬО 41., ГО ОМЛЕК ОМЛЕК ОМОК 2Ь,1 0 11., 10 2Ь 1Ь ГО но амнааснслотяому состайу. но реалнчамтся но. «та не ненни маееиулн. т-люамем мя еи — лисам ноил; б-МГЕП— лоитаноил МОК вЂ” б-метйлсиса — оисимйтй слеты; е омон Полимиксины отличаются характером побочных реакций. Так, полимиксины А и 0 обладают высокой нефротоксичностью, в то время как полимиксины В и Е (колистины) — препараты наименее токсичные. Известно, что одни штаммы Вас. ро1утлуха в процессе развития образуют лишь полимикснны А и С, другие штаммы синтезируют только полимиксины В и О.
Ат А В, Ве Вз с,(р,) Оа(ра) Од О Е, (Кслнстин А) Е (Колистии В) г Еа Ез к зь зь 21. 21. 21. з 3 зь зь 2Ь 2Ь 1 ! ! зь 5Ь, 10 51., 10 61. 61. 61. 6 6 51. 51. 61. 61. 5 5 5 6Ь б МОК 6-МГЕП в-мок 6-МГЕП Октанонл 6.МОК в-мгеп в-мок е-мгеп е-мок 6-МГЕП в-мок е-мгеп Октаноил Алифатическав кислота в-мок е-мок 6-МОК в-мгеп е-мок 6-МГЕП Полимиксины по-разному относятся к.действию Ферментов. Например, полимиксины А и 0 устойчивы к действию липазы, а полимнксииы В (В~ и Ва) быстро инактивируются под действиемзтого фермента.
В последнее время установлено, что полимиксины и циркулин А — гептапептиды с молекулярной массой около 1200. Молекулярная масса полимиксина В н колистинов А н В в среднем около 1150. Полимиксин В1 состоит из кольца, включающего три аминокислоты (0-фенилаланин, 1.-лейцин и (.-треонин), четырех остатков 1.-диаминомасляной кислоты (ДМК) и цепи, состоящей из 1.-треонина н двух остатков ДМК и метилоктановой кислоты. Аналогичное строение имеют колистин А и цнркулин А: Иле ДМК МОК Колистин А МОК Полимиксин Вт Х(иратлин А дм К- остаток а, У-диаыиномаслаиой кисноты; МОК-остаток 6-метилоктановой кислоты Химическая природа полимиксина М изучена Силаевым и его сотрудниками.
Методом хроматографии на бумаге установлено, что в состав этого антибиотика входят а, у-днаминомасляная кислота, треонин, лейцин и одна жирная кислота. Определено, что в молекуле этого антибиотика содержится 6 остатков а,т-диаминомасляной .кислоты, 3 остатка треоннна, 1 остаток Р-лейцина и 1 остаток 6-метилоктановой кислоты. Установлено, что биологическая активность полимиксина М не связана ни с размером конца молекулы, ни с конфигурацией аминокислот, но зависит от присутствия в молекуле остатков жирных кислот.
. Лей ДМК Фен ДМК ДМК Тре ДМК дмк Тре ДМК МОК Лей — а ДМК Лей ДМК ДМК Тре ДМК дмк Тре ДМК Лей ДМК ДМК Тре ~дмк ' Тре дмк Лей ~ — ДМК .дмк т е Те ДМК дмк~ дмк дмк о-метилоатановаы лислот» ПРедполатаомал структура полимиасина М сФъ сЯъ ~ ф~ ~ю. "Ь ж сг <~ й к Р ~у ~~ Ф С, ф ~ф +Ъ 4'сн снсо Ф 2! ~, +ъ нн + со н — с — сн — сн — хнг г ХН н со н,с — с — сн но нн н — с — сн; — сн,— ннг хн 1 ~на н — сн, ~нг сн, 161 Устамовлено, что полимиксин М, помещенный в 0,1 н. раствор аммиака (рН 10,3) при 37 С, быстро теряет антнбиотическую активность. Условия образования и выделение д и 2Р зо ео /)вил щлапхтйоообонио, и Рис.
27. Динамика потребления питательных веществ субстрата и образование полимнксвна культурой Васи!из ро!питуха Еозз. (по Ильинской и , Россовсной, 19581: т — обрааоеаиие антибиотика, 3- потребление ттпеаола, 3 — потребление амеииотп азота, а — изменение ри !82 Обычно для получения полимиксинов используют среды, в состав которых входят кроме неорганических солей дрожжевой экстракт, глюкоза, а иногда и другие компоненты. Продуцентам полимиксииов в процессе биосинтеза антибиотиков требуется присутствие в среде для развития сложных растительных компонентов (кукурузный иля дрожжевой экстракты, соевая, арахисовая или овсяная мука и другие аналогичные компоненты) или витаминов (биотин, тиамнн, никотиновая кислота). В качестве примера среды, пригодной для развития продуцента полимиксина и образования антибиотика, можно рекомендовать среду следующего состава (г/л): глюкоза — 20; поваренная соль— 0,1; мел — 3; кукурузный экстракт — 2 мл/л или биотии — 0,5 мкг/мл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
