Кокряков - Биология антибиотиков животного происхождения - 1999 (947290), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Нзоточки обоих белков находятся в щелочной области значений РН (р1 - 9.5), что позволяет отнести их к поликатионным веществам. Другой отличительной особенностью этих белков является высокое содержюше в их составе гидрофобных аминокислот (46 мол%). Белки состоят из катионной, лизинобогащенной Х-концевой части и очень гидрофобной, слабо заряженной С-концевой половины.
Относительно гидрофильный и одновременно пролин-богатый участок, чувствительный к действию протевз, разделяет зти две основные части молекулы БПУб. После ограниченного протеолиза молекулы белка из него образуются аминотерминальный (25 кДа) и карбокситерминальный (30 кДа) фрагменты. БПУб в наномолярных (%е(зз ез а1., 1978) концентрациях изпибирует рост и размножение многих видов грамотрицательных бактерий В1КТРОТБОБ мкйаккгькм чбмшаьгнк АРРАТТАЕТЬ ОЕАСЧЬКМТ1 ТСЬТГТРАЧО БИ16РГРЧЕЬ АОЧЧХК СТААЬОКЕЬК 5НАМ1К156К 5ЧНЧН15К5К 5ЧйСТИТСЬЧ ТГГНТАСЬЧТ Бтггньвчаг ЬОАЬЬЬЕЬКВ ОРМОНГЬЬГС ОКСЬОТАБаа ЧРНЧСЬКГ51 ТСББС55Н1И ОТЬРЪМТК10 ОВНУХЬСЬ50 ИМК101НЧ5А ЕБИВЬЧСЕЬК АВЧОЬГИЧЧЬ ЧИРСЧЧЧВ15 ГОЬР55015М 5ИРТ56КРТ1 БЧ55КЬОРХГ РРУМЕГРААН ГЬРЕУАККГР НТТ65МЕУ5А ЬОКСГРЬРТР 15Г15МОТНЕ М515йОЬКЬС М5ОЧСЕКЧТИ ЕМНННРРРГА ГВЬТТКГГСТ БЬА5ЬГЬ1СМ 11,ЧЬРВЧИЕК ГКТКНЬСКСН 56ИГОЬ51ЕС К1ЕБАЬВИКМ ОЧОМКСЕГ15 ВООМ1РКЕ5К УОАГАЧЬРИ5 ЬОО1МИТТЧР К1Т1РИГ5СИ МКАВКИГ1КЬ ЬСМЬ1ОЬГВК АРРВАТАИИЬ ОКАСАЬИЬТЬ 55ЬОЬТГЧЬО 5016РГ5ЧЕБ АОУОЧ5 СЧЬТЬОКЕЬЕ ВОЫТКЬВСК ТЧВТН15655 КЧАСЧО15ЬЧ ТГГИТАСГЧТ БЬРРКЬТМКР ЬОКЬЬЬЕЬКН Огтаагььгб 'ТМРШЧАВТТ ГИ ОРИ 5 0 1 ВР ХОРА56Н5ТЧ ТЧ55КЬОРТГ РРАЬАГР5ОН щгачйкмгг МЬИЬ5ЧУЧСА ЬОКСР'РЬРЬР ОКСЬОТАСОО ЬРОКСЬОЬ51 ТС5565561Н ОТЬРЧТТКЬО ОВМЧТЬСТБЕ ОМОИОЬГ1мй К5ОВЫСЕЬВ А11ЕЬГНЬТЬ ГК1КТЬСКСО ССМГОЬБЧЕС В1Е5ЬЬОК5М ОНЬЬКСЕГГБ ВООН1РКЕБК ТОАГАГЬРН5 105Ч1МТЧИР 15ГГ5МУ106 151ЬАСЬИЬС ТВК1СЕЧЧТ5 ЬАН Ы Р Р Р Гй ГВЬТТКГГ61 5ЬОРЬГЬЬЕМ ТТЧЬРЧТНКК Рис.
21. Первичны структура бактерицидных проницаемость увеличивающих белков из нейтрофмлов человека (А) и крупного рогнтого скота (Б). 56 и не оказывает цитотоксического действия на грамположительные бактерии и эукариотические клетки. Цитотоксическое действие БПУб на грамотрицательные бактерии реализуется в две стадии. На первой стадии белки в концентрации 10-'-10-' М при нейтрально-щелочных значениях рН вызывают в течение первых минуг контакта с чувствительными бактериями (Езс)гег!с)г!Гз со!(, Бп!лголе!!а гур)ггтипит) обратимое подавление способности микробов к размножению (%о!55 ег а1., 1978; Мапшоп ег а1., 1990а). Это явление совпадает по времени со связыванием белка с наружной мембраной и сопровождается временным увеличением проницаемости внешней (наружной) мембраны грамотрицательных бактерий для пщрофобных антибиотиков (актиномицин Д, рифампицин), в норме не проникающих в клетку, и активацией катабслических ферментов (фосфолипазы А,, пептидогликаназ) микробной стенки.
Интересно, что, несмотря на потерю микроорганизмами способности к делению, некоторые их физиолопгческие фушщии, связанные с деятельностью внутренней (плазматической) мембраны (транспорт ионов К', макромолекулярные синтезы), остаются неизменными на протяжении первых 20 — 30 мин взаимодействия бактерицидного белка с микробной поверхностью. Электронно-микроскопическое изучение морфологических изменений в обработанных БПУб микробных клетках выявило только незначительное утолщение их наруд!йой мембраны при практически полной сохранности внутренних структур бактерий. )ьак было установлено в специально проведенном исследовании, первостепенное значение в реализации антимикробных свойств БПУб имеет Х-концевой фржмент его молекулы (Ооь еГ а1., 1991).
Полученный путем протеолиза или биотехнологически рекомбинантный аминотерминальный фрагмент проявляет те же антибактериальные свойства, что и холобелок (Оог е1 а1., 1987; 7)ге!55 ег а1., 1992). Карбокситерминальный фрагмент не проявляет существенных антимшгробных свойств.
Х-концевая часть молекулы с молекулярной массой около 25 кДа характеризуется высоким положительным зарядом (+16) и гидрофобностью, обеспечивающими повышенное сродство белка к липополисахариду (ЛПС) наружной мембраны грамотрицательных бактерий (Оааяапо-Зал!ого ег а1., 1992). Очищенные природные и рекомбинантные (гВР155) холобелки, как и их аминотерминальные фрагменты (пВР125, гВР123), в условиях ш Ч1(го и ш чгчо ингибируют основные ЛПС-опосредованные эффекты (Оог е1 а1., 1987, 1991) благодаря их высокой эндотоксинсвязывающей способности.
Неспецифическое электростатическое (заряд-заряд) взаимодействие оснбвных групп (е-ХН, лизина, гуанидиновая аргинина) белка с кислотными компонентами (в первую очередь, по-видимому, с 3-дезокси-Д-маннооктулозоновой кислотой) липополисахарида внешней мембраны грамотрицательных бактерий является первым необходимым условием реализации конечного биологического эффекта. Надфизиологические (40 — 80 шМ) концентрации М81+ или Са", препятствующие связыванию белка с поверхностью бактерий, блокируют и проявление его антимикробных свойств.
Интересно, что резистентные к действию БПУб штаммы грамотрицательных (Яа!нгопе!!а тагсезсенз, Ргогеиг чи!Еапз) и грамположительных бактерий не способны адсорбировать его на своей поверхности (Е15ЪасЬ, гч'е155, 1983; Е1БЬасЬ, чгге155, 1988а, 1988Ь). Чувствительность различных штаммов и видов грамотрицательных бактерий находится в прямой зависимости от степени сорбции на них бактерицидного белка.
Шероховатые штаммы Яа!нгонеИа гурдгтипит и Езс)гег(суг(а со!1, несущие на своей поверхности больше анионных групп по сравнению с гладкими штаммами, более подвержены антимикробному действию БПУ6 вследствие его более эффективного связывания из среды. Можно отметить, что активности холобелка и его аминотерминального фрагмента в отношении шероховатых штаммов практически одинаковы, но рекомбинантный вариант Х-концевой части молекулы (гВР123) почти в 50 раз активнее БПУб в отношении гладких штаммов (Оог е1 а1., 1991), что связано, по-видимому, с облегченным доступом меньшего по размерам рекомбинантного фрагмента к местам инициального связывания с ЛПС-молекулами.
Белок воздействует на широкий спектр видов грамотрицательных бахтерий, включая как инкапсулированные, так и не содержащие капсул микроорганизмы. Чувствительность бактерий к белку в значительной степени зависит от структуры их оболочечных липополисахаридов, в особенности их полисахаридной цепочки, длинные цепи снижают сродство БПУб к ЛПС вследствие затруднения доступа к коровой анионной области молекулы эндотоксина (рис. 22).
В связи с особой значимостью присутствия ЛПС в оболочке грамотрицательных бактерий в реакции избирательного действия БПУб на эту группу микроорганизмов следует кратко рассмотреть современное представление о структуре эндотоксинов (Кае(т., 1990; Могп'- зоп е! а1., 1994). Липополисахарид (эндотоксин) наружной мембраны является «визитной карточкой» грамотрицательных бактерии. В составе клеточной стенки бактерий он вместе с белками и липидами 57 дорины лилололисолорио О.саецнэ вахаднз Сердце зо Глю Яааод Гвл Гва кдо 2ддо Лилолролг ~ Белли ЗГлв-и л й е 3- оч н "чг е зд $: Фосгрол формирует надмолекулярный комплекс, известный как О-антиген. Липополисахарид состоит из связанных амидной связью полисахарида и липида А.
Полисахаридная часть ЛПС ориентирована на поверхность микробной клепги и в значительной степени определяет серо- логическую специфичность О-антигена. Полисахарид, в свою очередь, состоит из антигенной боковой цепи, представляющей собой полимер из различных сочетаний абеквозы, маннозы, рамнозы, галактозы и глдокозы, которая, как правило, выступает над поверхностью клеточной оболочки (рис. 22) и сердцевинной (коровой) части, содержащей в качестве основных структурных компонентов несколько молекул 2-кето-3-дезоксиоктоновой кислоты (сокращенно КДО), гексозы, этаноламин и фосфорную кислоту.
Три остатка КДО образуют структурный блок, связывающий двухвалентные катионы Мй и Са. Комплекс КДО с катионами определяет в значительной степени некоторые структурно-функциональные свойства внешнего слоя наруж- 5б 3 Рнс. 22. Модель сгросннл клеточной стенки граыатрнцательпыд бактсрнй. Непосредственно с цнтоплазнатаческой ненбраной граннчнт нурснновый слой; с нлн козалентна свазаны пырафильные союзы лнпопратенновых нолскул.
Паглщнне саоннн лнпофнльнынл концанн утоплены в лнпндный двойной слой, который содерннт фоефоюнгнды н лнпнд А, аходлюнй а состав лнпополнсахарзыоа. Гндрофнльные О-спецнфнческне гстсрополнсахарндные боковыс цспн полнсахарндов направлены наруну (на сасне — ееерхз Слразо представлена лнпаполнсахарнднвв нолекула. Глю — глвкоза, Глю-Н вЂ” глюкозвннн, НА — Н-дцглв-н-ацатнлсглвкозамнн, Гвл — гвлактоза, Гсп — влтава, КДΠ— 2-кето-3-дезокснокгоноаал кислота, М вЂ” мурсии, НМ вЂ” нарунлаа ненбрзна, ПМ вЂ” плазнатнчсскаа мембрана, ПП вЂ” пернплазнатнческос пространство пп ., гэать ной мембраны грамотрицателъных бактерий.
Удаление катионов с помощью таких хелатообразующих агентов, как этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), приводит к разрыхлению наружной мембраны, освобождению (солюбнлизации) из нее части молекул липополисахарида и изменению ее барьерных функций. В норме не проницаемая для гидрофобных соединений, в подобных условиях она начинает пропускать их внутрь клеточной стенки. Сердцевинный полисахарид ковалентно связан с липндом А, локализованным во внешнем слое наружной мембраны. Таким образом, структура наружной мембраны асимметрична, поскольку липополисахарид локализован исключительно в ее внешнем слое. Липополисахариды (эндотоксины) в свободном состоянии являются биологически активными соединениями, определяющими многие нежелательные стороны патогенеза инфекционных заболеваний, вызываемых грамотрицательными бактериями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
