Кокряков - Биология антибиотиков животного происхождения - 1999 (947290), страница 9
Текст из файла (страница 9)
и. кир 32 33 ТСУС?Ж СОКСООВ%РВЧРНРКь)ьч88КС. КомпьютеРный анализ выявил некоторое структурное сходство зтого пептида в области, ограниченной цнстеинамн, с дефенсином жука ТепеЬР!о п)о!!Роу (Мооп ес а1., 1994). В гемолимфе мидии Муб!МБ е)сиЪ наряду с дефенсинами также обнаружены высокооснбвные пептиды (митилины) с антимикробной активностью, которые имеют в своей структуре 4 дисульфилные связи (С))аг1еС еС а1., 1996): МУС112п А; ССАБНСКАКСЯСННСКСИАБАЗРНСНСТСКСРЯС, НР1112п В: БСЛЗЯСКСНСМНЯсбттчзчЬЧНСНСТСКСЬНС, Это только отдельные примеры обстоятельно изученных структур антибиотических пептидов с 4 дисульфидными связями, которые свидетельствуют о распространенности подобных соединений у представителей различных трупп животных.
В литературе известны пептиды и с ббльшим числом 8 — В-связей, в частности антимикробный пептид тахицитин из гемоцитов мечсхвоста Тасйур!Еиз РРЫепгасиз (Кли)НЬаса ес а1., 1996). ОднБОсо о широкой распространенности подобных соединений в природе говорить пока преждевременно.
1.8. цккрОцнны Изучение молекулярных основ естественного иммунитета у некоторых групп насекомых (Вошап, НЦ1ппаг)с, 1987) привело к открытию шведскими исследователями катионных антимикробных пептидов, получивших название цекропины (сесгоршз) (Новас)с ес а1., 1980). Цекропины впервые были выделены из гемолимфы куколок гигантского шелкопряда Нуо!орйоуа сесгор!а и вскоре была определена их первичная структура (Зсешег ес а1., 1981).
В дальнейшем гомологнчные пептиды были вьщелены и охарактеризованы из гемолимфы китайского дубового шелкопряда Апсьеуаеа регпу! ((1и ес а1., 1982), серой мясной мухи Багсорйа8а реуейг!па (Масзишосо ес а1., 1986), тутового шелкопряда ВОРНЬух )поН (Тезрйша ес а1., 1986; Моп51шпа ес В1., 1990), бражника Мап)сиса Бехга (1)1с)ппзоп ес а1., 1988). Ген, ответственный за синтез пептида цекропиновой природы, идентифицирован в геноме у плодовой мушки !)гоуорйс!а те!апо8пугеу и секвенирован (Ку15сеп ес а1., 1990). Структура многих известных в настоящее время цекропинов характеризуется рядом общих закономерностей (рис. 13).
Молекула цскропина может быть условно разделена на полярный полож%тельно заряженный Х-концевой участок, переходящий в преимущественно )тсдрофобный срединный отрезок, соединяемый пролином или (и) глицином с С-концевой последовательностью. Все С-концевые аминокислоты известных цекропинов насекомых амидированы. Структурно-фушсциональная значимость амидирования остается до конца пока непонятной, хотя известно, что подобная модификациа защищает белково-пептидные молекулы от действия карбоксипептндаз. Вторичная структура цекропина А представляет собой Цекропины из чеиуекрылых насекоыьпс Наименование пептида (видовой источник) Первичная структура пептида ккчббнчаоя чтзлбрлчлт члолтльлк* М"-ИРРКЕЬ И вЂ” НРРБХЬ ВЛАСОНЧВОА 115АСРАЧАТ ЧЛОЯТЛБАК* и — иРРВеь Внлббнчвдл Ч15мРлчйт чбОААА1лн И вЂ” ИРП)ЕЬ ВМСОЯЧБ)ОА 11БАСРАЧАТ ЧСОААА1АН* и — иртвкь ю)АСОКРВОА 115мтлчат чболмтм* КИ вЂ” КЬП)К1 ККЧ6ОИ1аоб 1 1КАСРАЧАЧ ЧСОАТ01АК* ВБНСНИ1ВИС 1ЧКАСРАБАЧ ЬСЕАКАЬ КИ вЂ” КЧПОС1 Ки'— К1РКК1 ВКЧСНИ13ЮС 11КАСРАЧАЧ ЬСЕЛКАЬФ НМ вЂ” КЬПОС1 ВКЧСННЧВОС Ь1КАСРА1АЧ 16ОАК51, юз — К1П)К1 ВКНбНИ1ВОС 1ЧКАСРА1ЕЧ ЬСБАКА1* цекропины из двукрылых насекоммк Цвкропкн А ЮП КК16ЕК1 ВАЧСОНТВОА )Огоаорй))а нв)аподазгвг! Цвкропкн В 6НЬЛКЬСКК1 ВА16ОНТВОА )Огозорйь)а иаааподаасвп Цекропин С бчпккьбкл1 ВА160нтаол )огозорЛ22» на2аподазгег) Цвкропин 1й эп кксбккт енчбснтаоя )5агсорйада рвгвдгьпа) цвкропин 1В СИ) КК16ВК1 )5агсорЛада рзгвдгБиа) Цвкропин 1С СИЬНК 1 СКК 1 )БагсорЛада рвгадгьпа) Цвкропнн 16 б)ПНОРЯЮ1 КНЧСОНПЦ)Л ) 5агсорйада рвгвдггпа! кнчбонтнол ВНЧ60НТВОА цекропины из мдекопитаюсюх Цвкропин Р1 свиньи БМЬБКТАВКЬ ВИЗАК-Ка-" -1ЗЕ61АТА1 Обб — " — РН Рис.
) 3. Псрвнчнзз структура цскропннов. жири«н ирис)мои отмсчсюа конссрвьтивимс ьмююенслотныс остьткк. загадочкой помс- чснм иоынроьавньи С-еонцовыс аминоенслопы. короткий неупорядоченный )ь)-концевой участок (1 — 4-й остатки), переходящий в классическую амфипатнческую сь-спираль (5 — 21-й остатки), которая шарнирной последовательностью (А — СБ — Р) соединена с С-концевой, преимущественно гидрофобной, о.-спиралью (25 — 37-й остатки) (Но1а)с ес а1., 1988), Клонирование и анализ нуклеотидной последовательности генов цекропинов, наряду с анализом продуктов их транскрипции и трансляции, свидетельствует о том, что биоси)пез рассматриваемых анти- микробных пептидов имеет сходство с таковым дефенсинов млекопитающих.
Как и дефенсины (Сгапх, 1994), цекропины синтезируются в форме большой молекулы-предшественницы (препроцекропнна), состоящей из более чем 60 аминокислотиых остатков (Вошао ес а1., Цвкропкн О )Нуа)орйога свсгор2а) цвкропкн О )Апсйвгзва рвгпум цвкропин В-2 )Мзпонса звкга) Цвкропин В-3 )Мапдоса ФакСа) Цвкропкн в-а )Мапднса звкСФ) Цвкропнн А )Нуа1орйога свсгорьа) цвкропин В )Нуа2орйога свсгорьа) Цвкроикн В )Апсйвгава рвгпу2! Цвкросин А )Боийук иог2) Цвкропин В )Бпийук нога! Т1 "06Ь61АО ОААИЧААТАВ 51-ОЧЕС ЬАО Оллнчмтм.
Т1-06Ь61АО ОЛАНЧМТЯН ТЬ-ОСЬ61АО ОААНЧААТАН* тт-Очтбчйо Омичи)тлн т1-Очшпю Омнчллтлн' Т1-ОТТЯЧАО ОААИЧААТЬК а 34 35 1989а), Структура препроцекропина А выглядит следующим образом ( тура соответствующая цекропину А, подчеркнуга): ккккяггкччглкскглл ггккчглкскглллкчклкчкчкккьчкккккчаакккаапклсккчлчча ктаклк. Первые Н-концевые 24 — 26 аминокислот отсутствуют в конечном зрелом пептиде.
Сигнальный пептид препроцекропина включает в сесорн " ой молекулы цекропина в отличие от соответствующей части дефенсиновой молекулы-предшественницы является очень к р (4 аминокислотных остатка), и нет оснований рассматривать его в качестве пептида, нейтрализующего цитотоксическую активность конечной зрелой молекулы цекропина. Скорее всего, препрочасть прек орной молекулы цекропина выполняет сигнально-транспортную курс ф к ию в местах синтеза пептида, который происходит жирового тела и гемоцитах несекомых (Вошао е „).
ункц Ф а1., 1991). Изучение механизмов регуляции цекропиновых генов выявило их интересные особенности. Оказалось, что они имеют черты сходства с механизмами, отв и, ответственными за контроль активности генов иммуживотных. Устаноглобулинов и белков острой фазы у позвоночных животных. становлено, что цекропиновые гены Сесгор1а пуп1орлога в области зна с держат кВ-подобный структурный мотив, который в случае ис а ом или контакта куколок с живыми бактериями, липополисахарид форболовым эфиром связывает цитоплазматический иммунореактивный фактор (С1Р— Сестор)а (ттилогезроиз(че ~асшг), инициирующий синтез цекропинов (Бип, Раус, 1992а, 19928). Эти исследования свидетельствуют об универсальности механизмов регуляции индуцибельных генов у беспозвоночных и позвоночных животных.
Аитимикробная активность цекропинов А и В изучена против шипричем последние, как правило, более чувствительны к их действию. Интересно отметить, что в эквимолярных концентрациях цекропины проявляют ольшую вляют большую антимикробную активность по отношению к Езсйет(сЫа со18 Ба1толе1!а гурЫтиг(ит, Рзеш)отопаз аеги81лоза и Ас(иегоЬасгег са!соасейсвк, нежели известный антиб р стный антибиотик микробнозукариотические клетки (81е)пег еГ а1., 1981), что принципиально отличает их от дефенсинов (1.еЬгег ес а1., 1993). Подобная избирательность цитотоксического действия цекропииов стимулировала серию исследований по разработке химически синтезированных моднфицированчйях гомологов цекропинов с повышенной антимикробной активностью, которые могут в перспективе найти применение в медицинской и ветеринарной практике (Мегпйе16 ег а1., 1994).
Химически синтезированный аналог цекропина А, построенный из П-аминокислот, обладает практически той же антибактериальной активностью, что и природный пептид (чЧаде ег а1., 1990). Это свидеодного и искусственного пептидов от оптических свойств составляродного и ющих их молекул, а также указывает на то, что их на то, что их взаимодействие с мембранами не носит лигандрецепторного характера. Однако зто не означает того, что рассматриваемое взаимодействие пептидов с фосфолипидами мембран лишено кахой-либо избирательности.
Опыты с варьированием фосфолипидного состава искусственных мембран-мишеней свидетельствуют о повышенном аффиннитете (сродстве) катионных пептидов к структурам, обогащенным анионными фосфолипидами (фосфатидинглицернн, карднолипин), которые являются характерным структурным элементом большинства цитоплазматических мембран бактерий (Кагана, 1985). Модификации первичной структуры природных цекропинов позволяют оценить значимость отдельных аминокислотных остатков в реализации антимикробных н цитотоксических свойств молекулы.
Например, замена лейцина в 4-м положении или изолейцина в 8-м положении цекропина А на цролин заметно снижает антимикробную активность молекулы, особенно в отношении грамположительной бактерии М(сгососсик 1игеиз. Пролин в данном случае нарушает амфипатическую Ы-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 Рзеич(отолаз петий(поза и М. 1шеиз. Существует предположение о том, что триптофан в этой позиции взаимодействует с остатками фенилаланина в 5-м положении и лейцина1изолейцина в 8-м соседних молекул, участвующих в формировании структуры ионного канала (1)игеП ег а)., 1992).
Структурные аналоги цекропина со свободными С-карбоксильными группами характеризуются меньшей антимнкробной активностью по сравнению с природными пептидами, у которых зти группы амидированы (Мепз((еЫ ег а1., 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 )л, в молекуле которого на три положительных заряда меньше (Вопзап ег а1., 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 цито- токсических пептидов. В настоящее время в американо-шведских исследованиях получены разнообразные химерные молекулы, фрюменты которых гомологичны цекропинам и мелитгину. Мелиттин является основным пептидным компонентом пчелиного яда. Он состоит из 26 аминокислотных остатков: 010АЧ).КЧ(.ТТ01.РА1.18 чЧ1- КВК)1ОΠ— )чН„образующих на Ы-конце молекулы пщрофобную а-спираль, а на С-конце — пщрофильную а-спираль. Подобная организация молекулы делает ее сильно токсическим соединением с антимикробными и гемолитическими свойствами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
