Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сурфактин
Surfactin.png
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.110.185 Отредактируйте это в Викиданных
  • InChI = 1S / C53H93N7O13 / c1-30 (2) 20-18-16-14-13-15-17-19-21-36-28-43 (61) 54-37 (22-23-44 (62) 63) 47 (66) 55-38 (24-31 (3) 4) 48 (67) 57-40 (26-33 (7) 8) 51 (70) 60-46 (35 (11) 12) 52 ( 71) 58-41 (29-45 (64) 65) 50 (69) 56-39 (25-32 (5) 6) 49 (68) 59-42 (27-34 (9) 10) 53 (72) 73-36 / ч30-42,46H, 13-29H2,1-12H3, (H, 54,61) (H, 55,66) (H, 56,69) (H, 57,67) (H, 58 , 71) (H, 59,68) (H, 60,70) (H, 62,63) (H, 64,65) / t36-, 37 +, 38 +, 39-, 40-, 41 +, 42 +, 46 + / м1 / с1
    Ключ: NJGWOFRZMQRKHT-WGVNQGGSSA-N
  • InChI = 1 / C53H93N7O13 / c1-30 (2) 20-18-16-14-13-15-17-19-21-36-28-43 (61) 54-37 (22-23-44 (62) 63) 47 (66) 55-38 (24-31 (3) 4) 48 (67) 57-40 (26-33 (7) 8) 51 (70) 60-46 (35 (11) 12) 52 ( 71) 58-41 (29-45 (64) 65) 50 (69) 56-39 (25-32 (5) 6) 49 (68) 59-42 (27-34 (9) 10) 53 (72) 73-36 / ч30-42,46H, 13-29H2,1-12H3, (H, 54,61) (H, 55,66) (H, 56,69) (H, 57,67) (H, 58 , 71) (H, 59,68) (H, 60,70) (H, 62,63) (H, 64,65) / t36-, 37 +, 38 +, 39-, 40-, 41 +, 42 +, 46 + / м1 / с1
    Ключ: NJGWOFRZMQRKHT-WGVNQGGSBQ
  • CC (C) RSSCCC [C @@ H] 1CC (= O) N [C @@ H] (CCC (= O) O) C (= O) N [C @@ H] (CC (C) C) C (= O) N [C @ H] (CC (C) C) C (= O) N [C @@ H] (C (C) C) C (= O) N [C @@ H] ( CC (= O) O) C (= O) N [C @ H] (CC (C) C) C (= O) N [C @@ H] (CC (C) C) C (= O) O1
Характеристики
С 53 H 93 N 7 O 13
Молярная масса1036,3 г / моль
Поверхностное натяжение:
9,4 × 10 -6 М (pH 8,7) [1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы
Идентификаторы
СимволN / A
TCDB1.D.11
OPM суперсемейство163
Белок OPM2npv

Сурфактин - очень мощное поверхностно-активное вещество, обычно используемое в качестве антибиотика . Это бактериальный циклический липопептид , в значительной степени известный своим исключительным поверхностно-активным действием. [2] Его амфифильные свойства помогают этому веществу выживать как в гидрофильной, так и в гидрофобной среде. Это антибиотик, продуцируемый грамположительными эндоспорообразующими бактериями Bacillus subtilis . [3] В ходе различных исследований его свойств было обнаружено, что сурфактин проявляет такие эффективные свойства, как антибактериальные ,противовирусное , противогрибковое , антимикоплазменное и гемолитическое действие . [4]

Структура и синтез [ править ]

Структура основного конгенера состоит из пептидной петли из семи аминокислот ( L-глутаминовая кислота , L-лейцин , D-лейцин, L-валин , L-аспарагиновая кислота , D-лейцин и L-лейцин) и β- гидрокси жирные кислоты переменной длины, от тринадцати до пятнадцати атомов углерода . [5] Остатки глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты в положениях 1 и 5 соответственно придают кольцу его гидрофильный характер, а также его отрицательный заряд. С противоположной стороны остаток валина в положении 4 проходит вниз, обращаясь к цепи жирной кислоты, образуя основной гидрофобный домен. Ниже критической мицеллярнойконцентрации (КМЦ) жирнокислотный хвост может свободно переходить в раствор , а затем участвовать в гидрофобных взаимодействиях внутри мицелл . [6] Этот антибиотик синтезируется линейной негрибосомной пептид-синтетазой , сурфактин-синтетазой ( Q04747 ), и в растворе имеет характерную конформацию «конское седло» (PDB: 2NPV ), что объясняет его широкий спектр биологической активности. [7] [8]

Физические свойства [ править ]

Поверхностное натяжение [ править ]

Сурфактин, как и другие поверхностно-активные вещества, влияет на поверхностное натяжение жидкостей, в которых он растворен. Это может привести к снижению воды «сек поверхностного натяжения от 72 м N / м до 27 мН / м при концентрации , как низко как 20 мкм М . [9] Сурфактин достигает этого эффекта, поскольку он занимает межмолекулярное пространство между молекулами воды , уменьшая силы притяжения между соседними молекулами воды, в основном водородные связи , создавая более жидкий раствор, который может проникать в более узкие области пространства, увеличивая смачиваемость воды. [10]В целом, это свойство важно не только для сурфактина, но и для ПАВ в целом, поскольку они в основном используются в качестве моющих средств и мыла .

Молекулярные механизмы [ править ]

Существуют три преобладающие гипотезы о том, как работает сурфактин. [11]

Эффект катион-носителя [ править ]

Эффект катион-носителя характеризуется способностью сурфактина пропускать одновалентные и двухвалентные катионы через органический барьер. Два кислотных остатка, аспартат и глутамат, образуют своего рода «клешню», которая легко стабилизирует двухвалентные катионы . Ионы кальция являются наиболее подходящими катионами, стабилизирующими конформацию сурфактина и функционирующими как шаблон сборки для образования мицелл . Когда сурфактин проникает через внешний слой, его цепь жирных кислот взаимодействует с ацильными цепями фосфолипидов., с головной группой вблизи полярных головок фосфолипидов. Присоединение катиона к заставляет комплекс пересекать билипидный слой, претерпевая флип-флоп . Головная группа соединяется с фосфолипидами внутреннего слоя, а цепь жирных кислот взаимодействует с ацильными цепями фосфолипидов. [12] Затем катион доставляется во внутриклеточную среду.

Эффект порообразования [ править ]

Эффект порообразования ( ионный канал ) характеризуется образованием катионных каналов. Для этого потребуется сурфактин для самоассоциации внутри мембраны, поскольку он не может проникать через клеточную мембрану. Супрамолекулярно-подобные структуры путем последовательной самоассоциации могут затем образовать канал. Эта гипотеза по большей части применима только к незаряженным мембранам, где существует минимальный энергетический барьер между наружными и внутренними створками мембраны. [11]

Эффект моющего средства [ править ]

Эффект детергента основан на способности сурфактина вставлять свою цепь жирных кислот в билипидный слой, вызывая дезорганизацию, ведущую к проницаемости мембраны. [13] Введение нескольких молекул сурфактина в мембрану может привести к образованию смешанных мицелл за счет самоассоциации и двойного слоя под влиянием гидрофобности жирных цепей, что в конечном итоге приведет к солюбилизации бислоя. [14]

Биологические свойства [ править ]

Сурфактин имеет неспецифический механизм действия, который имеет как преимущества, так и недостатки. Это выгодно в том смысле, что сурфактин может действовать на многие виды клеточных мембран, как грамположительных, так и грамотрицательных. Его неспецифичность также влияет на его тенденцию не продуцировать устойчивые штаммы бактерий . Следовательно, этот эффективный способ разрушения клеток является неизбирательным и атакует эритроциты со смертельной эффективностью.

Антибактериальные и противовирусные свойства [ править ]

Сурфактин, верный своей антибиотической природе, обладает очень значительным антибактериальным свойством, поскольку он способен проникать через клеточные мембраны всех типов бактерий. Есть два основных типа бактерий: грамотрицательные и грамположительные. Эти два типа бактерий различаются по составу мембраны. Грамотрицательные бактерии имеют внешнюю липополисахаридную мембрану и тонкий слой пептидогликана, за которым следует бислой фосфолипидов, тогда как грамположительные бактерии не имеют внешней мембраны и несут более толстый слой пептидогликана, а также бислой фосфолипидов. [15] Это важный фактор, который способствует активности сурфактина, подобной детергенту, поскольку он способен создавать проницаемую среду для липидного бислоя и вызывать разрушение, которое солюбилизирует мембрану.
Для того, чтобы сурфактин успешно проявил свои антибактериальные свойства, бактерия должна обрабатываться с высокой концентрацией. В самом деле, сурфактин должна быть в концентрациях от 12-50 μ г / м л для того , чтобы он мог выполнять минимальное антибактериальное действие. [16] Это также известно как минимальная ингибирующая концентрация (МИК).
Противовирусные эффекты сурфактина отличают этот антибиотик от других. Это свойство таково, потому что было обнаружено, что сурфактин дезинтегрирует вирусы в оболочке.. Сурфактин разрушает не только липидную оболочку вируса, но и капсид вируса за счет образования ионных каналов. Этот процесс был подтвержден тестами на нескольких оболочечных вирусах, таких как ВИЧ и ВПГ . [17] Кроме того, изоформы цепи жирной кислоты, содержащей 14 или 15 атомов углерода, показали улучшение инактивации вирусных оболочек. К сожалению, сурфактин воздействовал только на внеклеточные вирусы, а те, которые проникли в клетку, не были затронуты. Одновременно, если сурфактин подвергался воздействию среды с высокими концентрациями белка или липидов, его противовирусная активность была бы ограничена. Это также известно как буферный эффект и является существенным недостатком противовирусной активности сурфактина.

Токсичность [ править ]

У сурфактина есть один серьезный недостаток: его неспецифическая цитотоксичность. Это видно, поскольку сурфактин обладает способностью лизировать клетки животных, а также клетки патогенов. Гемолитический эффект является результатом того, что сурфактин обладает способностью лизировать эритроциты, что является достаточным основанием для осторожности при внутрисосудистом применении . К счастью, эти результаты наблюдались при высоких концентрациях примерно от 40 мкМ до 60 мкМ. Эти концентрации также проявляли эффект пролиферирующих клеток in vitro, хотя они также были LD 50 для этого типа клеток. При концентрациях ниже 25 мкМ токсические эффекты сурфактина незначительны [ цитата необходима ] .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ishigami Y, Осман М, Накахара Н, Сано Y, R Исигуро, Мацумото М (июль 1995 года). «Значение образования β-листов для мицеллизации и поверхностной адсорбции сурфактина». Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 4 (6): 341–348. DOI : 10.1016 / 0927-7765 (94) 01183-6 .
  2. ^ Мор, А. Антибиотики на основе пептидов: потенциальный ответ на бушующую устойчивость к противомикробным препаратам. Drug Develop. Res. (2000) 50 : 440–447.
  3. ^ Peypoux F, Bonmatin JM, Уоллы J (май 1999). «Последние тенденции в биохимии сурфактина». Прикладная микробиология и биотехнология . 51 (5): 553–63. DOI : 10.1007 / s002530051432 . PMID 10390813 . S2CID 35677695 .  
  4. ^ Singh P, Cameotra SS (март 2004). «Возможное применение микробных поверхностно-активных веществ в биомедицинских науках». Тенденции в биотехнологии . 22 (3): 142–6. DOI : 10.1016 / j.tibtech.2004.01.010 . PMID 15036865 . 
  5. ^ Bonmatin JM, Laprévote O, Peypoux F (сентябрь 2003). «Разнообразие микробных циклических липопептидов: итуринов и сурфактинов. Взаимосвязь между активностью и структурой для разработки новых биоактивных агентов» . Комбинаторная химия и высокопроизводительный скрининг . 6 (6): 541–56. DOI : 10.2174 / 138620703106298716 . PMID 14529379 . 
  6. ^ Grau A, Гомес Фернандес JC, Peypoux F, Ortiz A (май 1999). «Исследование взаимодействия сурфактина с фосфолипидными пузырьками». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 1418 (2): 307–19. DOI : 10.1016 / S0005-2736 (99) 00039-5 . PMID 10320682 . 
  7. ^ Оттенок N, Serani л, Laprévote О (2001). «Структурное исследование циклических пептидолипидов из Bacillus subtilis методом высокоэнергетической тандемной масс-спектрометрии». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 15 (3): 203–9. Bibcode : 2001RCMS ... 15..203H . DOI : 10.1002 / 1097-0231 (20010215) 15: 3 <203 :: АИД-RCM212> 3.0.CO; 2-6 . PMID 11180551 . 
  8. ^ Цан P, Volpon L, Бессон F, Lancelin JM (февраль 2007). «Структура и динамика сурфактина изучены методом ЯМР в мицеллярных средах». Журнал Американского химического общества . 129 (7): 1968–77. DOI : 10.1021 / ja066117q . PMID 17256853 . 
  9. Перейти ↑ Yeh MS, Wei YH, Chang JS (2005). «Повышенное производство сурфактина из Bacillus subtilis путем добавления твердых носителей». Прогресс биотехнологии . 21 (4): 1329–34. DOI : 10.1021 / bp050040c . PMID 16080719 . S2CID 20942103 .  
  10. ^ Дюфор S, Деле М, Нотт К, Wathelet В, Thonart Р, М Paquot (октябрь 2005 г.). «Гемолитическая активность новых линейных аналогов сурфактина в зависимости от их физико-химических свойств». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - общие предметы . 1726 (1): 87–95. DOI : 10.1016 / j.bbagen.2005.06.015 . PMID 16026933 . 
  11. ^ a b Делё М., Буффиу О, Разафиндраламбо Х., Пако М., Хбид С., Тонарт П., Жак П., Брассер Р. (апрель 2003 г.). «Взаимодействие сурфактина с мембранами: вычислительный подход». Ленгмюра . 19 (8): 3377–3385. DOI : 10.1021 / la026543z .
  12. ^ Heerklotz Н, Wieprecht Т, J Силиг (апрель 2004 г.). «Мембранные возмущения липопептидным сурфактином и детергентами, как исследовано с помощью дейтериевого ЯМР». Журнал физической химии B . 108 (15): 4909–4915. DOI : 10.1021 / jp0371938 .
  13. ^ Краг-Хансен, U, M Маире и J Моллер. Механизм солюбилизации детергентом липосом и белковосодержащих мембран. Биофиз. J. (1998) 75 : 2932–2946.
  14. ^ le Maire M, Champeil P, Moller JV (ноябрь 2000 г.). «Взаимодействие мембранных белков и липидов с солюбилизирующими детергентами» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 1508 (1–2): 86–111. DOI : 10.1016 / S0304-4157 (00) 00010-1 . PMID 11090820 . 
  15. ^ Hensyl WR (1994). Руководство Берджи по детерминантной бактериологии (9-е изд.). Балтимор, штат Мэриленд: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 978-0-683-00603-2.
  16. ^ Heerklotz Н, Силиг J (сентябрь 2001 г.). «Детергентоподобное действие антибиотического пептида сурфактина на липидные мембраны» . Биофизический журнал . 81 (3): 1547–54. Bibcode : 2001BpJ .... 81.1547H . DOI : 10.1016 / S0006-3495 (01) 75808-0 . PMC 1301632 . PMID 11509367 .  
  17. ↑ Jung M, Lee S, Kim H (июнь 2000 г.). «Последние исследования натуральных продуктов в качестве средств против ВИЧ». Современная лекарственная химия . 7 (6): 649–61. DOI : 10.2174 / 0929867003374822 . PMID 10702631 .