Кокряков - Биология антибиотиков животного происхождения - 1999 (947290), страница 11
Текст из файла (страница 11)
В настоящее время получены разнообразные структурные аналоги магейнина-2 с целью оценки значимости тех или иных аминокислотных остатков в реализации антимикробных свойств пептида. Пептиды, лишенные 3 аминокислотных остатков в )ч-концевой области молекулы магейнина, сохраняют антимикробную активность в отношении ЕтсйеттсЬ(а со(т', хотя и в некоторой степени сниженную. Удаление же 4-го аминокислотного остатха лизина (К) в Н-концевой области молекулы приводит к резкому снижению (почти на два порядка) антимикробной активности подобных молекул (г.аз1о(1 ет а1., 1988). Дополнительное удаление остатков Р1.Н лишает подобный пептнд какой-либо антнмикробной активности. Интересно, что замена глицина в 13-м положении на алании, уврличиваюшая процент а-спиральной структуры молекулы в водных растворах, приводит к усилению антимикробной зхтивностн производного магейннна, особенно в отношении Рзеит)отолат аеги8тз лота и 5тарйу!ососсаз аигеат.
Однако при этом возрастает и нежелательная гемолитическая активность такого пептида (Сйеп ет а1., 1988). Амидирование С-концевой аминокислоты повъппает антимикробную активность природного магейнина-2 и его разнообразных структурных аналогов (Сиетто ет а1., 1988). Удаление остатка глугаминовой кислоты в 19-м положении усиливает антимикробные свойства матей- нина-2, не влияя на его гемолитнческую активность.
Повышение основностн природных молекул магейнина-2 за счет замен ения в е структуре некоз"трых змннокислотных остатков аминокислотой лизином сутттественно усилило антимикробные свойства подобны химически сннтезнровзннътх молекул (Ма1оу, Кап, 1995), что позволило фармацевтической фирме по разработке новых антнбиотическнх препаратов на основе магейнина (Майа(шп Рйаппасеийса1в 1пс.) создать пептнд М81-78, проходящий клинические испытания на ац ентах, больных диабетом с инфицированными язвами стопы ног.
Этот пептид оказался эффективным против устойчивых к метицилли- Р. ну 5. аигеит и Ю. ерЫеглит((т, а также гентамицинустойчивого штамм . аегн8(лота. В испытаниях ш т(по с использованием 5. аигеит в каого штамма честве тест-микроба не выявлено формирования у бактерий резистентности к пептиду МБ1-78, что делает его перспективным для наружного применения в кожных клиниках. Энантиомерный пептид М31-7Я с - 8, синтезированныи из 1)-аминокислот, характеризуется устойчивостью к действию протеаз, а потому после необходимых дополнительных исследований на токсичность может быть рекомендован для использования в медицинской и ветеринарной практике в борьбе с кожной инфекцией В водных растворах магейнин не имеет упорядоченной вторичной структуры.
Однако после адсорбции на мембранах и плоских липндных бислоях пептид приобретает структуру змфипатической и-спирали (МатвигзЫ ет а1., 1989), одна поверхность которой обогащена остатками гидрофобных аминокислот с липофнльнымн боковыми группами, а другая — гидрофильными, среди которых доминирует оснбвная аминокислота лизин. После сорбции на мембранах-мишенях молекулы магейнина располагаются параллельно их поверхности. По-видимому, сами по себе отдельные молекулы магейннна не способны дезорганизовать упорядоченную структуру липидных мемб ан х мем ран, они для этого слишком коротки.
При повышении концентрации пептидов в среде, усиливающей гидрофобные взаимодействия, его оде ьные молекулы ассоциируют спонтанно с образованием нитепоел тдобных структур высшего порядка, уже способных перфорировать мембраны (%евтег)то(( ет а1., 1989а, 1989Ь). По-видимому, магейнин образует в мембране клетки-мишени разнообразные по параметрам отверстия (поры), через которые происходит вытекание наруэту жизненно важных низкомолекулярныхсоединений и ионов. Нарушение ионной асимметрии ме:кду клеткой и средой приводит к рассеиванию мембранного потенциала, деполяризации клетки (Жевтег)тот1 ет а1., 19891з), что резко снижает ее жизнеспособность.
При этом нарушение барьерной, осморегулирующей и транспортной функций цитоплазматической мембраны клеток-мишеней приводит к их гибели. Повьппенное содержание кислых фосфолипидов во внешнем листке липндного бнслоя бактериальных мемб- Р ран способствует реализации антимвхробных свойств магейнин . аспознавание пептндом «чужих» молекул в оболочке бактерий базиа. руется на повышенном сродстве его катионных трупп к фосфатным 41 1.10. АнтимикРОБные пептиды с ВысОким сОдеРжАнием ПРОЛИНА И ГЛИЦИНА Среди выделенных и проаиализированиых антибиотических пептидов животного происхождения специальный интерес представляют пептиды, обогащенные остатками пролина.
Первый подобный пептид был выделен из гемалимфы медоносной пчелы и получил в силу этого название апидаецииа (арЫаесгл), в составе которого 29 % аминокислот приходится на пролин и 17 % — на аргинин (Самее15 ег а1., 1989). Апидаецин — короткий 18-члеиный пептид, в составе которого встречаются последовательности РКР и РР (рис. 15), типичные дпя пролинсодержащих пептидов из других видов животных. В частности, подобные последовательности встречаются в пептиде из гемолимфы плодовой мушки — дрозацине (15гозосгл), одним из необычных структурных свойств которого является гликозилиравзиие по гидроксильной группе треонииа (Вп1ег ег а1., 1993). К этому же семей- ~нннссг1ГСТНРВРРНРН6РНР6Р11 'РРРЬРВР— Рснснннгвтггса-сггивкгкнвсс-г 'сквкггввнэтвнвнггнч '6НННР-Ркггаг-НРРНРК1 'РСНРО-ГНРНР-ВРРКИ 'РОН65-ГЬРНРР-РРКРЬГННН Нечннкнкин 1 Анаекин Нрснсиин Апикаеикн 1а ИНРНЛНИКНВИН Пирокониккн Рис.
15. Первичннв структура нигионннн пронин-багнтын ннпнн1крсбных псигн- дон ННСВН6ИЫН. Хнриыю В7ригнккн нниннны нн7ирнингии ннинвнисннгнни ' — Р7-новниннк аиннонисногк всктинов. остаткам фосфолипидов мембран. Присутствие .. мембранах эукариотических клеток холестерина, наоборот, снижает аффиннитет магейнина к липидиым мембранам собственных клеток микроорганизма, что, по-видимому, немаловажно в очагах воспаления (%1111апи е1 а1., 1990). Аитимикробное действие также эффективно осуществляет химически синтезированный аналог магейнииа из 1)-аминокислот (О-знантиамер магейнииа). Это свидетельствует о том, что оптические свойства пептидов в анализируемом процессе ие играют заметной роли, как это имеет место при лнгандрецепторных и субстратферментных взаимодействиях (Жабе е1 а1., 1990).
Магейнииы и другие физиологически активные пептиды (РО(.а и фрагменты-предшественники церулеина, ксенопсина и левитида) продуцируются граиуларными железами кожи шпорцевой лягушки Хелориг 1аег15. Зги железы являются нейроэпителиальиыми структурами, сходными с нейроэндокриниыми клетками млекопитающих (Вег1пз, Еа51огг, 1990). Они присутствуют не только в дорззльнай и вентральной областях кожи, но и в эпителии пищеварительного тракта лягушки (Мооге ег а1., 1991, 1992). В этой области оии соответствуют по функциям скорее всего клеткам Панета млекопитающих, продуцирующих аитибиотические пептнды — дефенсины (Опйепе е1 а1., 1989; Ранен, Вен(пз, 1992). вксз кгкгггккгикгитгггкгикгггггикгггкггькгг ОВВАСЬ НГКРРЬККРРЬНРРГКРРГНРГРКРРЬНРРГНРРГКРИ6РГР СЛВАС5 НГКГГЬННРГЬНРРГНРРГКРГРКРРГНГГГКРРГКРР16РГР ВАС7 ВВ1ВРНРРНЬРНРКРНРЬРГРКР6РКР1РКРЬРГРНР6РВР1РВРЬРГРНР6РВР1РНР Рис 16 Псрвичнвв сгруктурн бвнтснсцинов ству пептидов следует отнести и металииковииы из гемалимфы Ра1отела ргаг1ла (СЬепгузЬ е1 а1., 1996), пирокорицин из Ругг)госоги арсегиз, а также мечниковии из 2)гогорл11а те1алойаетег (1.егазйпа е1 а1., 1995).
По мнению последних авторов, все семейство рассматриваемых пептидов произошло в эволюции от пептида, структура которого ближе всего к абаецииу — аитнмикробному пептиду из гемолимфы пчелы (Сазгее15-1оззоп ег а1., 1994). В лейкоцитах коровы были обнаружены более высокомолекулярные пептиды — бэктенецииы (Вас5 и Вас7), обогащенные пралииом (Ргап)ь ег а1., 1990).
В нашей совместной с американскими учеными работе (руководитель работы — проф. Р. Лерер) были выделены бактеиецииоподобные антимикробиые пептиды из лейкоцитов козы (СЬВ ас5) и овцы (ОаВас5), первичная структура которых имеет черты гомологии с соответствующими пептидами из лейкоцитов коровы (рис. 16). Интересно, что в гемоцитах зеленого краба Сагсглиг таелаг, принадлежащего к классу ракообразных (Сгп51асеа) типа членистоногих, обнаружен пептид, который ца основании частичного определения ега первичной струхтуры может быль отнесен к рассматриваемой бактеиециновой группе аитимикробиых пептидов (861шарр е1 а1., 1996).
Шведскими исследователями из слизистой тонкой кишки свиньи (АйегЬеггЬ ег а1., 1991) и нами из лейкоцитов крови свиньи (Кокряков, 1995) выделен пептгщ РК-39 с высоким процентом остатков пролина (45 — 49 %) и аргииииа (24 — 29 %), который также содержит последовательности РКР и РР: КККРКРРЧ).РКРКРРРРРРРК1.РРИРРОРРРКРРРКРР. Функциональной особенностью всех рассмотренных пептидов является их повышенная аитимикробная ытивность против грамотрицательиых бактерий па сравнению с грамположительиой флорой.
Необычный белок с многократным повторением последовательности из десяти аминокислот (КРРРРЫРРОР) бьш выделен и секвеиироваи нами совместно с американскими исследователями (Нэгьг18 ег а1., 1995) из лейкоцитов'свиньи. При фрэкциоиировании белков и пали- пептидов кислотного экстракта из лейкоцитов свиньи ультрафильтрацией через УМ-5 и иа биагеле Р-10 нами была выявлена группа родственных по физико-химическим и аитимикробиым свойствам компонентов с низкой злектрофоретической подвижностью в кислой среде и молекулярной массой в пределах от 7 да 9 кДа, которые, по данным высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) иа Чудас С18, характеризовались высокой степенью гидрофобиости, так как выходилш с хроматографической колонки при высоких коицеитраци- ' АЕРРРИЧЕСЕИ ОНГРРРМГРСРЪ' ХНЕРРРИГРагъВ ЪЪНЕРРРИГР6Р 11НРРРРИГРСР ЪЪРГРРР1ЕРСР $1ИГРРРРРЕНР «РРЕ6РРНГР ) 1 1 'й О О О О 11 ))) 4 И1 1 ОЪ О 1.
О!!~О Х1 !ХИ Ъ Я! ! Ь31 х х ° 3 $ ) И 1С 1 Ь3 Х 1 ИИХ 1 ХХ ° 4 4 1 1 1 4 3 ! Ь,!' Ь, 1'. Ь, ОООИ И и н1 1О1 И И 13 И и И ) и ииИ) СХ й Ъй Хи Х ! 1С Х И Р. Х О!и и 1 СЪ Х с! И 4$ 1 Х О И Р хх ! 1 1 1 1 1 С О И111431Х 8 О1 1 1 1 Х 1 1 ХХ Х 1 1 1 1 1 1 1 1 1 $ Х И 1 О х 3 3 и ° 4 Ы О О и Ои О 1 ° ЪО Х ОО 3 Х 4 3 1 3 4 3 ОХ 1 1 О СЪООС! 4 й $ й! 1 И й й а1 3 О 1 О Х Х 1 1 И 4 14 1 3 О Х 1 1 Х и ОЬ 1 \ 1 И хо 4и ! ОО Р, 1 й й $ Ь 3 й Х й 14 а О$ $ ! Ь3 О 43 1 1 1 1 1 ! 1 1 Х1С с 1 1 О 4 Х 1 В Й СЪ Й ИЙИ ,""Ы и хй хй ОИ Х 1 О Ь3 И И О Ь3 и ° 3 Х 1 1 О ) Й ° 3 ) Ь 1 1 С1 й, 3 1 1 Х 1 1 О 1 О 3 Х ЪХ О 1 О О 1 С' 1 ! '1 1 Я ! $1 3 С 1 с 1 1 ) 3 Ь3 \ ° Х $1 $1 Х О Х 1 йн 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Х й н ,СХ В О О Х инйххс-йин хйнйб И П О РХ и й йи— й" и хб" $3 1 О О 1 Р 4$ ИОО О \ ООО Р 1Ч Ъ $ И'И'ий О О О ЧЭ И \ Ъй Р О О и й! Х Ой ! РЪ О О В В И 43 Рис. 17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
