Размещено на http://www.allbest.ru/

Полипептидные антибиотики

1. Определение понятия полипептидные антибиотики

Выделение грамицидина С. Выделение грамицидина С производят следующим способом. Культуральную жидкость подкисляют соляной кислотой до рН 4,5-5. При этом в осадок выпадают дихлоргидрат грамицидина С и бактериальные клетки продуцента, затем антибиотик из Осадка экстрагируют спиртом. Полученный концентрат, содержащий до 4% грамицидина, используют в медицинской практике. Спиртовой концентрат содержит помимо грамицидина С еще несколько близких соединений.

Химическое строение и синтез. Химическая природа грамицидина С хорошо изучена. Это позволило Швайзеру и Зиберу в 1956 г. осуществить полный синтез антибиотика.

Группа сотрудников Массачусетского технологического института (США) разработала в 1973 г. метод ферментативного синтеза грамицидина С. Для синтеза этого антибиотика-полипептида потребовалась иммобилизация нескольких ферментов и разработка АТФ-системы, функционирующей в качестве легко возобновляемого энергетического источника.

Использование многоэтажных ферментных систем для получения некоторых биологически активных полипептидов - метод весьма перспективный.

Впервые в 1945 г. химическое строение грамицидина С было детально изучено Белозерским и Пасхиной, которые дали убедительное доказательство отличия его от полипептидов Дюбо. Грамицидин С - пептид, в состав которого входят пять аминокислот: L-валин, L-орнитин, L - лейцин, D-пролин и D - фенилаланин. В состав грамицидина Дюбо, как уже отмечалось, входят 15 аминокислотных остатков шести аминокислот. При дальнейшем изучении химии грамицидина С и, в частности, при определении его молекулярной массы (равна 1141) было установлено, что грамицидин С - декапепгид, содержащий в определенной последовательности десять аминокислотных остатков тех же пяти аминокислот:

Рисунок 3. Формула грамицидина С

Приведенная на рисунке структурная формула грамицидина С показывает, что в нем имеется свободная аминная группа, представленная 5-аминогруппой орнитина. Изучение взаимосвязи между химической структурой грамицидина С и его биологической активностью показало, что наличие свободной аминной группы весьма важно для проявления антибиотической активности. Блокирование аминогруппы путем ацилирования или ее снятие путем дезаминирования 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 ее положения в молекуле. Если удалить эти 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. При ацилировании замещении кислотными остатками типа ? - аминных групп орнитина антибиотическая активность грамицидина С уменьшается в 100-150 раз, и грамицидин в этом случае полностью теряет свойства антибиотика.

Замещение ?-аминной группы орнитина на карбоксильную группу R-C, приводит к полной потере биологической активности грамицидина С.

Все это указывает на то, что молекула грамицидина С, образующаяся в процессе биосинтеза, обладает оптимальной с точки зрения антибактериального действия структурой и определенной жесткостью конформации. С ослаблением жесткости конформации молекулы уменьшается или полностью исчезает антибиотическая активность.

Различные штаммы Вас. brevis кроме вышеназванных антибиотиков способны синтезировать и другие полипептидные антибиотические вещества. К их числу относятся эдеин, бреволин и бревин, выделенные из культуральной жидкости Вас. Brevis, а так же бревиген, гратизин, грацейлин, комисан, мемориалин, эсеин, брессин и др.

Штаммы Вас. brevis, полученные в результате естественной изменчивости и индуцированным путем, образуют 23 полипептидных антибиотика, отличающихся строением молекулы и аминокислотным составом (табл. 2).

Таблица 2. Образование антибиотиков различными штаммами Bacillus brevis

ПОЛИМИКСИНЫ (POLYMYXINS)

В группу полимиксинов входят родственные антибиотические вещества полипептидной природы, образуемые различными штаммами Bacillus polymyxa и Bacillus circulans. Об антибиотическом веществе, образуемом Вас. polymyxa, впервые было сообщено и 1947 г., Бенедиктом и Лангликком. Стенсли с сотрудниками описал некоторые свойства антибиотика, активного по отношению к грамотрицательным организмам. Эти же авторы предложили назван, выделенный антибиотик полиммксином и определили продуцирующий его организм.

Примерно в то же самое время английские исследователи опубликовали данные об антибиотике аэроспорине, образуемом Bacillus aerosporus. Позднее было установлено, что Вас. aerosporus близок Вас. polymyxa, и антибиотик, образуемый им, подобен полимиксину.

В дальнейшем методом бумажной хроматографии было показано, что различные штаммы Вас. polymyxa образуют различные варианты полимиксина, отличающиеся аминокислотным составом. Вначале было определено пять разных полимиксинов: полимиксин А (ранее этот антибиотик назывался аэроспорином), полимиксин В, полимиксин С, полимиксин D и полимиксин Е (колистин). Россовская в 195 6 г. выделила из почв Москвы штамм Вас. polymyxa Ross., 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: полимиксин Pi и полимиксин Р₂. К этой группе антибиотиков относятся также циркулины (циркулин А и циркулин В) и октапептины.

К настоящему времени описано 35 антибиотиков полимиксинового ряда, в том числе 22 антибиотика, относящиеся, собственно, к полимиксинам, и 13 - к октапептинам.

Все известные полимиксины различаются аминокислотным составом. Однако в структуре всех этих антибиотиков присутствуют треонин, ?, -? - диаминомасляная кислота ДМК) и одна из жирных кислот (табл. 3).

Особенностью группы полимиксинов является то, что в составе их молекул имеется 4-5 свободных у - аминных групп а, у - диаминомаслянои кислоты, что придает полимиксинам свойство катионньгх детергентов, способных образовывать комплексы с фосфолипидами клеточных мембран.

Таблица 3. Аминокислотный состав антибиотиков группы полимиксинов

Полимиксины отличаются характером побочных реакций. Так, полимиксины А и D обладают высокой нефротоксичностыо, в то время как полимиксины В и Е (колистины) - препараты наименее токсичные.

Известно, что одни штаммы Вас. polymyxa в процессе развития образуют лишь полимиксины А и С, другие штаммы синтезируют только полимиксины В и D.

Полимиксины по-разному относятся к действию ферментов. Например, полимиксины А и D устойчивы к действию липазы, а полимиксины В (В₁ и В₂) быстро инактивируются под действием этого фермента.

В последнее время установлено, что полимиксины и циркулин А - гептапептиды с молекулярной массой около 1200. Молекулярная масса полимиксина В и колистинов А и В в среднем около 1150.

Полимиксин В-состоит из кольца, включающего три аминокислоты (D-фенилаланин, L-лейцин и L-треонин), четырех остатков L-диаминомасляной кислоты (ДМК) и цепи, состоящей из L-треонина и двух остатков ДМК и метилоктановои кислоты. Аналогичное строение имеют колистин А и циркулин А.

Рисунок 4. Структурная формулы полимиксина В₁, колистина А, циркулина А

Химическая природа полимиксина М изучена Силаевым и его сотрудниками. Методом хроматографии на бумаге установлено, что в состав этого антибиотика входят а. у - диаминомасляная кислота, треонин, лейцин и одна жирная кислота. Определено, что в молекуле этого антибиотика содержится б остатков а, у - диаминомаслянои кислоты, 3 остатка треонина, 1 остаток D-лейцина и 1 остаток б-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.

Установлено, что полимиксин М, помещенный в 0,1 н. раствор аммиака (рН 10,3) при 37 °С, быстро теряет антибиотическую активность.

Рисунок 5. Предполагаемая структура полимиксина М

Условия образования и выделение. Обычно для получения полимиксинов используют среды, в состав которых входят кроме неорганических солей дрожжевой экстракт, глюкоза, а иногда и другие компоненты.

Продуцентам полимиксинов в процессе биосинтеза антибиотиком требуется присутствие в среде для развития сложных растительных компонентов (кукурузный или дрожжевой экстракты, соевая, арахисовая или овсяная мука и другие аналогичные компоненты) ил витаминов (биотин, тиамин, никотиновая кислота).

В качестве примера среды, пригодной для развития продуцента полимиксина и образования антибиотика, можно рекомендовать среду следующего состава (г/л): глюкоза - 2 0; поваренная соль - 0,1; мел-3; кукурузный экстракт-2 мл/л или биотин - 0,5 мкг/мл. Вода водопроводная, рН 7,0-

Культура Вас. polymyxa хорошо растет и образует антибиотик при глубинном ее выращивании на среде, содержащей кукурузный экстракт.

В качестве дополнительного источника азота можно использовать сернокислый аммоний. Из источников углерода организм хорошо использует глюкозу, сахарозу, крахмал. Основная масса углеводов потребляется Вас. polymyxa и условиях глубинного культивировании к 10-15 ч роста, аминного азота - к 20-30 ч. Антибиотик образуется до вольно быстро, достигая максимума к 24-30 ч с последующим сохранением этого уровня в течение 10-15 м (рис. 6). Вас. polymyxa может образовывать полимиксин D, содержащий D-лейцин, D-серин и другие аминокислоты (табл. 3), и на простой синтетической среде.

Добавление к среде D-лейиина вызывает прекращение образования антибиотика, но рост бактерии при этом не прекращается. D-серин, L-лейцин и L-треонин не оказывают влияния, a L-a, v-диаминомасляная кислота стимулирует биосинтез полимиксина D.

Биосинтез полимиксина В культурой Вас. polymyxa Pfeizer 2459 связан со спорообразованием бактерий. Образование антибиотика прекращается при нарушении процесса образования спор. Однако в оболочке спор Вас. polymyxa аддиаминомасляная кислота - основной структурный компонент полимиксина - не найдена.

Продуцент полимиксина В (Вас. polymyxa 153), развивающийся в условиях, способствующих спорообразованию, синтезирует значительно больше антибиотика, чем клетки без спорового типа развития. Вместе с тем у этой же культуры наблюдается явление подавления процесса образования спор глюкозой, но в этом случае не происходит нарушения процесса биосинтеза полимиксина.

Специфические ингибиторы биосинтеза полимиксина (D-лейцин, 0-треонин) при подавлении процесса образования антибиотика угнетают и процесс спорообразования у Вас. polymyxa.

Добавление полимиксина к среде, благоприятной для образования спор культурой Вас. polymyxa, приводит к тому, что процесс споруляции клеток бактерий ускоряется и количество образующихся спор возрастает.

Приведенные примеры говорят о довольно сложном и до конца не раскрытом механизме взаимоотношения процессов спорообразования и биосинтеза полимиксина. Вместе с тем они позволяют прийти к выводу, что биосинтез полимиксинов не зависит от процесса спорообразования клеток продуцента. Однако образование спор в определенной степени связано с биосинтезом антибиотика.

Выделение полимиксинов осуществляется разными способами. В одних случаях антибиотики адсорбируют углем и элюируют подкисленным водным ацетоном, метиловым и этиловым спиртами. Выделять антибиотики можно также путем экстракции их из нефильтрованной культуральной среды изопропиловым спиртом (0,25 объема спирта на объем культуральной жидкости) в присутствии сульфата аммония. Для выделения полимиксинов используют и ионообменные смолы. По химической природе полимиксины - основания, поэтому для их выделения используют катиониты.

Принцип выделения веществ с помощью ионообменных смол может быть в общих чертах выражен следующей схемой:

RM₁ + xM - RM₂ + xM₁

Где RM₁ - смола, у которой ион М₁ способен обмениваться, - М₂ ион выделяемого вещества хМ₂.

БАЦИТРАЦИНЫ (BACITRACINS)

Бацитрацины - полипептидные антибиотики, выделенные Джонсоном с соавт. в 1945 г. из культуры Bacillus licheniformis, принадлежащей к группе Вас. subtilis.

Немного позже (1949) из культуры Вас. subtilis выделена смесь антибиотиков, которая получила название эйфайвин. Позднее были выяснено, что полипептиды, входящие в зйфайвин, идентичны полипептидам бацитрацина, поэтому было принято решение упразднить название эйфайвин и сохранить лишь название бацитрацин.

Условия образования. Бацитрацины получают при поверхностном или глубинном росте бактерий на соответствующих средах, содержащих глюкозу, лактат аммония и неорганические соли или соевую муку и глюкозу.

Весьма важно при развитии Вас. licheniformis и образовании бацитрацина наличие в среде определенного соотношения углерода и азота. При высоком показателе отношения углерод / азот в среде происходит образование бацитрацинов, при снижении этого соотношения наблюдается преимущественное образование новой группы антибиотиков - лихениформинов.

Процесс образования бацитрацина Вас. licheniformis связан со спорообразованием культуры. Антибиотик образуется только при таких условиях развития бактерий, которые способствуют их споруляции. Ингибирование процесса спорообразования тормозит биосинтез бацитрацина.

Применение радиоактивного антибиотика позволило показать, что бацитрацин в процессе спорообразования включается в споры. Концентрация его в спорах достигает 15% от общего количества образовавшегося антибиотика.

В связи с этим высказывается мысль, что биосинтез бацитрацина 1 происходит в конце цикла развития бактерий, антибиотик входит в состав спор как их необходимая составная часть.

Строение бацитрацина А. С помощью метода хроматографии на бумаге изучен кислотный гидролизат бацитрацина А и установлено, что он состоит из 10 аминокислот: трех остатков L-изолейцина и по одному остатку L-лейцина, L-цистеина, Ь-гистидина, L-лизина, L-аспарагиновой кислоты, D-фенилаланина, D-орнитина, D-аспарагиновой кислоты и D-глютаминовой кислоты. В добавление к этому выделяется также одна молекула аммиака. Молекулярная масса бацитрацина А равна примерно 1410.

Строение бацитрацина А можно представить следующим образом.

Рисунок 6. Строение бацитрацина A

Химическое строение других бацитрацинов изучено менее подробно. Молекулы всех бацитрацинов имеют в своем составе тиазолиновое кольцо.

ЛИХЕНИФОРМИНЫ (LICHENIFORMINS)

Лихениформины - группа сходных полипептидных антибиотика, образуемых культурой споровой аэробной палочки Bacillus lidicniformis при развитии ее на среде с лактатом аммония. Если греча содержит глюкозу и небольшое количество аммония, то происходит образование бацитрацинов.

Методом противоточного распределения (в системе вода - фенол), а также методом хроматографии на бумаге лихениформины разделяются на три антибиотика: лихениформин А, В и С. Они могут быть выделены в индивидуальном виде. По физическим свойствам лихениформины близки между собой, но отличаются по характеру биологического действия.

Смесь всех лихениформинов обладает высокой антибиотической активностью. Так, эта смесь подавляет in vitro Corynebacterium renale в концентрации 0,025 мкг/мл, Corynebact. diphteriaa - в концентрации 0,1-0,8 мкг/мл, Staph. aureus - б концентрации 1,3 - б мкг/мл¹.

Лихениформины А и В по сравнению с лихениформином С более активны и, вместе с тем, менее токсичны.

НИЗИНЫ (NISINS)

Из культуры молочнокислого стрептококка Streptococcus lactis в 1944 г. выделено антибиотическое вещество, названное низином.

Из культур стрептококка, выделенных из естественных мест обитания (молоко), можно получить более активные штаммы путем высева суспензии клеток продуцента на среды, содержащие в своем составе определенные концентрации низина, а также в результате получения мутантов, образующихся в процессе облучения клеток стрептококка ультрафиолетовым, рентгеновским излучением, у - излучением.

В группу ниэинов входят пять форм антибиотиков - низины А, В, С, D и Е. Низины А, В и С кроме общих для всех вариантов аминокислот имеют по два остатка валика и метионина, а в низине D эти аминокислоты отсутствуют.

Низины А, В, С и Е чувствительны к ферменту низиназе, образуемому культурой Bacillus cereus, а низин D устойчив к этому ферменту.

Наиболее биологически активный вариант - низин А.

Низин подавляет развитие ряда грамположительных и некоторых кислотоустойчивых бактерий, не оказывает влияния на грамотрицательные бактерии, дрожжи и плесневые грибы.

Антибиотик подавляет развитие многих микроорганизмов: группу стрептококков, пневмококки, Micrococcus pyogenes, различные виды Bacillus, Clostridium, Mycobacterium tuberculosis, Lactobacillus, Corynebacterium, некоторые виды Streptomyces. Низин не оказывает антимикробного действия на Escherichia coli, Salmonella typhi, Shiigella, некоторые виды Neisseria.

Низин впервые был получен в Англии под торговой маркой «Низаплин»; препарат содержит лишь 2,5% низина. Указанный антибиотик нашел применение в пищевой промышленности в качестве консерванта некоторых скоропортящихся продуктов (томаты, зеленый горошек и др.), а также для предупреждения порчи сыров.

Сыр, не содержащий низин, полностью портится в течение 25 - 50 дней хранения. При добавлении к сыру 50 ед/г низина за 200 дней хранения было испорчено всего лишь 27% банок с сыром, взятых в опыт.

Низин не используется в медицинской практике, но с успехом применяется в ветеринарии для лечения маститов у коров.

Есть сообщения об активности низина в отношении малярийного плазмодия.

Свойства низина, а также особенности его химического строения привлекли к этому антибиотику внимание ученых ряда лабораторий как у нас в стране, так и за рубежом.

Условия образования. Изучению условий образования низина культурой Streptococcus lactis штамм МГУ посвящен ряд работ, выполненный на биологическом факультете Московского университета. Наши исследования показали, что интенсивная аэрация культуры молочнокислого стрептококка не оказывает благоприятного влияния ни на рост бактерий, ни на образование низина.

Более существенное влияние на развитие продуцента низина и биосинтез антибиотика оказывает рН среды для культивирования. Активная кислотность среды существенно влияет на выделение низина из клеток бактерий в культуральную жидкость. С понижением рН среды увеличивается выделение низина из клеток в культуральную жидкость. Так, при рН 4,3 более 90% низина выделяется в среду, а при рН 6,8 в субстрат выделяется лишь 40% антибиотика. При этом необходимо иметь в виду, что оптимальным для роста стрептококка и образования им низина будет рН, равный 6,5-6,8.

Быстрый синтез низина культурой молочнокислого стрептококка начинается в период ранней стационарной фазы развития продуцента.

Изучение влияния источников азота на рост Strept. lactis и образование низина показало, что лучшими азотсодержащими компонентами в средах следует признать дрожжевой автолизат, пептон или казеиновый гидролизат.

Относительно высокий выход антибиотика наблюдается при развитии молочнокислого стрептококка на средах, содержащих аммонийные соли органических кислот.

Хорошим источником углерода для роста стрептококка и биосинтеза низина служит глюкоза. Добавление к среде с глюкозой двух-, трех-, четырех- и пятиуглеродных органических кислот способствует повышению роста продуцента антибиотика и некоторому увеличению образования им низина.

В процессе развития Strept. lactis нередко наблюдается значительная инактивация низина, находящегося как в культуральнои жидкости, так и связанного с клетками стрептококка. Фермента низиназы, разрушающего антибиотик и образуемого клетками Strept. lactis, не обнаружено. Инактивация низина, по-видимому, увязана с изменением структуры молекулы антибиотика, со степенью его полимеризации или с образованием биологически неактивных компонентов низина с солями кальция, входящими в состав клеточных стенок стрептококка.

Таблица 4. Определение концентрации низина (МЕ/мл)

Есть данные о том, что белок и, в частности, казеин уменьшают инактивацию низина, обладают защитными свойствами. Эти указания подтверждаются результатами исследований, проведенными в нашей лаборатории. Было показано, что в процессе культивирования Strepl. lactis штамм МГУ с рН-статированием и при внесении в. среду казеина наблюдается не только стабилизация антибиотической активности, но и его большее образование (табл. 4).

Строение низина. В конце 60-х годов началось активное изучение химии низина. Было установлено, что низин имеет молекулярную массу, равную 3500. Причем антибиотик может полимеризоваться и образовывать из мономера димер (молекулярная масса 7000) и тетрамер с молекулярной массой 14000. Полимеризацию низина связывают с наличием в его молекуле дегидроаланина.

В состав молекулы низина входит 30 аминокислотных остатков следующих аминокислот: лизин, гистидин, аспарагиновая кислота, серин, пролин, глицин, аланин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, а также остатки редко встречающихся серосодержащих аминокислот: лантионин и ?-метиллантионин; ненасыщенные аминокислоты - дегидроаланин и ?-метилдегидроаланин.

Рисунок 7. Структурные формулы редко встречающихся аминокислот

Гросс с сотрудниками в 1970 г. установили структуру молекулы низина.

Рисунок 8. Структура молекулы низина по Гроссу

Определено положение двух сульфидных мостиков, образованных остатками ?-метиллантионина. Этот фрагмент молекулы низина имеет бициклическую структуру следующего строения (Рис.):

Рисунок. 9. Бициклическая структура. остатками ?-метиллантионина

Биологическая активность низина обусловлена наличием в его молекуле ?, ? - ненасыщенных аминокислот (дегидроаланин, ? - метилдегидроаланин). Это подтверждается тем, что аналоги низина, не содержащие дегидраланиллизина, а также пирувиллизин не активны по отношению к Staphilococcus aureus.

Димеры и тетрамеры низина с молекулярной массой соответственно 7000 и 14000, подобно мономеру, обладают биологической активностью.

Фермент низиназа, образуемый культурой Bacillus polymyxa, инактивирующии низин, по-видимому, специфически действует на пептиды, содержащие дегидроаланин.

Показано, что низин влияет на споры чувствительных к нему бактерий, которые более богаты катионами по сравнению с вегетативными клетками, и выступает как катионитный детергент. Антибиотик не уменьшает терморезистентность спор, как об этом предполагали ранее, а, адсорбируясь на их поверхности, в момент прорастания спор нарушает проницаемость цитоплазматическои мембраны и таким образом, подавляет рост развивающихся клеток бактерий.

Низин способен также реагировать с сульфгидрильными группами биологически важных соединений, выводя их из реакций метаболизма.

Механизм биосинтеза низина. Изучение механизма биосинтеза таких полипептидных антибиотиков, как актиномицины, грамицидины, полимиксины, бацитрацины и др., показало. что их образование принципиально отличается от синтеза белка. Ингибирование синтеза белка у микроорганизмов - продуцентов названных антибиотиков - не приостанавливает образования антибиотиков-полипептидов.

Однако в отношении низина получены другие результаты. Изучая влияние ингибиторов белкового синтеза (хлорамфеникола и пуромицина), а также ингибитора синтеза РНК актиномицина П в культуре Strept. lactis обнаружено, что ингибиторы синтеза белка независимо от времени их введения подавляют и синтез низина. Причем биосинтез низина более чувствителен к действию этих ингибиторов, чем белковый синтез. Актиномицин D также подавляет образование антибиотика.

Эти факты дают основание высказать предположение, что у низина в отличие от других полипептидных антибиотиков путь синтеза сходен с путем образования белков, т.е. связан с рибосомным механизмом. Синтез низина идет через образование низиноподобных белков-предшественников биосинтеза антибиотика, причем превращение пренизина в низин происходит под действием фермента на внешней поверхности клетки стрептококка.

Процесс включения меченой серы (³⁵S) цистеина в лантионин и ?-метиллантионин ингибируется хлорамфениколом в большей степени, чем включение цистеина в белок. Возможно, низин может частично синтезироваться с участием рибосомного механизма.

Есть предположение и о том, что ответственность за биосинтез низина несут определенные плазмиды, в которых локализованы соответствующие гены (ген) образования молекулы антибиотика.

Механизм биосинтеза низина и его молекулярная масса позволяют рассматривать этот антибиотик не как полипептид, а как низкомолекулярный основной белок.

Strept_f lactis кроме низина синтезирует шесть других основных белков, не обладающих антибиотическими свойствами. Низин составляет лишь 201 от основных белков, образуемых стрептококком.

БАКТЕРИОЦИНЫ (BACTERIOCINS)

Бактерии, относящиеся к группе протеев, способны образовывать антибиотические вещества, которые получили название бактериоцинов, или протесцинов. Протесцины относятся к типу антибиотиков колицинов (колицины - антибиотические вещества, продуцируемые различными штаммами Escherichia colli).

Бактериоцины (протесцины) - экстрацеллюлярные биологически активные продукты метаболизма белковой природы. Они инактивируются протеазами (пепсином и трипсином).

Бактериоцины способны подавлять рост кишечной палочки, стафилококков, стрептококков и оказывают бактерицидное действие внутри своего вида и рода.

3. Образование D-аминокислот, входящих в состав полипептидных антибиотиков

Известно, что в состав многих антибиотиков-полипептидов бактериального происхождения (грамицидины, полимиксины, бацитрацины, лихениформины и др.), а также антибиотических веществ, образуемых актиномицетами (актиномицины, эхиномицин, этамицин, валиномицин и др.). наряду с аминокислотами, имеющими I, - конфигурацию, входят D-аминокислоты. К числу последних относится глютаминовая и аспарагиновая кислоты, фенилаланин, орнитин, лейцин. D-Аминокислоты включаются также в состав гликопептидов и тейхоевых кислот, входящих в клеточные стенки бактерий и актиномицетов.

Образование D-аминокислот происходит при развитии организмов на средах, не содержащих указанных D-аминокислот. Более того, продуцент грамицидина С, например, образует антибиотик при развитии бактерий на простой синтетической среде, где в качестве источника азота присутствует только янтарнокислый аммоний, а полимиксин М синтезируется бактериями при развитии их на среде, содержащей в качестве единственного источника азота лишь (МИ-,) SO, - Аналогичное положение наблюдается и в случае образования полипептидных антибиотиков актиномицетами. Внесение в субстрат D-аминокислот, входящих в состав образуемого микроорганизмом антибиотика, в ряде случаев тормозит развитие продуцента и биосинтез антибиотика.

Какие же существуют механизмы, обеспечивающие образование организмами D-аминокислот? В настоящее время известны два механизма (и оба у микроорганизмов) образования D-аминокислот:

непосредственная рацемизация L-аминокислоты в D-амино-кислоту;

трансаминация между D-аминокислотой и соответствующей а-кетокислотой с образованием других D-аминокислот.

Эти два процесса могут идти последовательно: второй за первым по следующей схеме:

L-аммнокислота - D-аминокислота

D-аминокислота₁+?-кетокислота₂-?-кетокислота₁+D-аминокислота₂

Список литературы

Безбородов A.M. Биосинтез биологически активных веществ микроорганизмами. - Л.: Медицина, 1969. - 245 с.

Безбородов A.M. Биохимические основы микробиологического синтеза. - Легкая и пищеваяпром., 1984. - 304 с.

Биотехнология. - М.: Наука, 1984. - 311 с.

Воробьева Л.И. Техническая микробиология. - М.: МГУ, 1987. - 168 с.

Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. - П.: Мир, 1984 - 312 с.

Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Высшая школа, 1989 - 456 с.

Елинов Н.П. Химическая микробиология. - М.: Высшая школа, 1989. - 322 с.

Ланчини Д., Паренти Ф. Антибиотики. - М.: Мир, 1985. - 460 с.

Манаков М.Н., Победимский Д.Г. Теоретические основы промышленной биотехнологии. - М.: Высшая школа, 1989 - 310 с.

Промышленная микробиология / Под ред. Н.С. Егорова. - М.: Высшая школа, 1989. - 688 с.

Смирнов В.В. и др. Антибиотики. - Киев: Высшая школа, 1985. - 191 с.

антибиотик полипептидный штамм многоэтажный

Размещено на Allbest.ru