Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тироцидин
Тироцидин A.svg
Тироцидин 3D.png
Имена
Название ИЮПАК
3 - ((3 S , 6 R , 9 S , 12 S , 15 S ,

18 S , 21 S , 24 S , 27 R , 32a S ) -9- (2-амино-2-оксоэтил) - 21- (3-аминопропил) - 3,6,27-трибензил-15- (4-гидроксибензил ) -24-изобутил-18-изопропил-1,4,7,10,13,16,19,22,25,28-декаоксодотриаконтагидропирроло [1,2-a] [1,4,7,10,13,16 , 19,22,25,28] декаазациклотриаконтин-

12-ил) пропанамид
Идентификаторы
UNII
Характеристики
C 66 H 87 N 13 O 13
Молярная масса1270.47628
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Тироцидин представляет собой смесь циклических декапептидов, продуцируемых бактериями Bacillus brevis, обнаруженными в почве. Он может состоять из 4 различных аминокислотных последовательностей, что дает тироцидин A – D (см. Рисунок 1). Тироцидин является основным компонентом тиротрицина , который также содержит грамицидин . [1] Тироцидин был первым коммерчески доступным антибиотиком, но было обнаружено, что он токсичен для крови и репродуктивных клеток человека. Считается, что функция тироцидина в его хозяине B. brevis заключается в регуляции споруляции . [2]

Рисунок 1: а) Аминокислотная последовательность тирокидина А. б) Изменения последовательности для 4 типов тирокидина.

Тироцидины A, B и C представляют собой циклические декапептиды. В биосинтезе тироцидина участвуют три фермента. Части его последовательности идентичны грамицидину S.

История [ править ]

В 1939 году американский микробиолог Рене Дубос обнаружил почвенный микроб Bacillus brevis . Он наблюдал способность микроба разлагать капсулу бактерии пневмококка , делая ее безвредной. Из почвенного микроба B. brevis он выделил тиротрицин , который обладал высокой токсичностью по отношению к большому кругу бактерий. Позднее было обнаружено, что тиротрицин представляет собой смесь пептидов грамицидина и тирокидина. Было обнаружено, что они оказывают токсическое действие на эритроциты и репродуктивные клетки человека, однако при наружном применении в виде мази тирокидин также может использоваться как сильнодействующее противомикробное средство. [3] Открытие Дубоша помогло возродить интерес к исследованиямпенициллин .

Механизм действия [ править ]

Тироцидин обладает уникальным механизмом действия, при котором он нарушает функцию клеточной мембраны, что делает его благоприятной мишенью для инженерных производных. [4] Тироцидин, по-видимому, нарушает липидный бислой внутренней мембраны микроба, проникая в липидную фазу мембраны. Точное сродство и расположение тироцидина в фосфолипидном бислое пока неизвестно. [5]

Биосинтез [ править ]

Биосинтез тирокидина аналогичен грамицидину S и достигается за счет использования нерибосомальных протеин- синтетаз (NRPS). [6] Его биосинтез осуществляется посредством ферментативной сборки, состоящей из 3 белков пептид-синтетазы, TycA, TycB и TycC, которые содержат 10 модулей. Различные аналоги тироцидина (A – D) продуцируются не разными ферментами, а скорее ферментной системой, которая способна включать различные аминокислоты структурного сходства в определенных участках. Аминокислотная последовательность определяется организацией фермента, а не какой-либо матрицей РНК. [7]

Рисунок 2: Тироцидиновый оперон

Тироцидинсинтетазы TycA, TycB и TycC кодируются на опероне тирокидина. Он состоит из трех генов, кодирующих три синтетазы, а также трех дополнительных открытых рамок считывания (ORF). Эти ORF, обозначенные как TycD, TycE и TycF, находятся ниже трех генов синтетазы (см. Рисунок 2). TycD и TycE имеют наибольшее сходство с членами АТФ-связывающей кассеты.(ABC) семейство транспортеров, которые помогают транспортировать субстраты через мембрану. Было высказано предположение, что тандемные транспортеры играют роль в придании устойчивости клетке-продуценту через секрецию тирокидина. TycF был идентифицирован как тиоэстераза (TE) и похож на другие TE в бактериальных оперонах, используемых для кодирования пептидных синтетаз. Однако точная функция этих ТЕ остается неизвестной. [2] Размер пептидных синтетаз соответствует количеству осуществляемой ими активации. TycA является самым маленьким и активирует одну аминокислоту из одного модуля, TycB является промежуточным по размеру и активирует 3 аминокислоты с 3 модулями, а TycC является самым большим и активирует 6 аминокислот с 6 модулями (см. Рисунок 3). [2]

Рисунок 3: Модули и домены для биосинтеза тирокидина

Каждый модуль выполняет все каталитические реакции, необходимые для включения одной аминокислоты в пептидную цепь. Это достигается за счет субдоменов для аденилирования (A), белка-носителя пептила (PCP), конденсации (C) и, в зависимости от положения аминокислоты, эпимеризации (E). Субдомен аденилирования используется для активации конкретной аминокислоты. Каждый модуль использует одну молекулу выбранной аминокислоты субстрата с одной молекулой АТФ, чтобы получить ферментный комплекс аминоациладенилата и пирофосфат. Затем активированная аминокислота может быть перенесена на связанный с ферментом 4'- фосфопантетеин белка-носителя с вытеснением АМФ.из системы. Белок-носитель использует простетическую группу 4'-фосфопантетеина для загрузки растущего пептида и их предшественников мономеров. [8]Удлинение пептидной цепи достигается за счет конденсации вышележащего PCP на соседний расположенный ниже PCP-связанный мономер. В некоторых доменах вы найдете субдомены модификации, такие как субдомен E, наблюдаемый в доменах 1 и 4 в тирокидине, который будет генерировать D-сконфигурированную аминокислоту. В последнем модуле находится TE-домен, используемый в качестве катализатора циклизации или выпуска продукта. Высвобождение продукта из белка-носителя достигается за счет ацилирования серина активного центра ТЕ, при котором декапептид переносится из тиолового эфира на остаток серина. Затем деацилирование может происходить посредством внутримолекулярной циклизации или посредством гидролиза с образованием циклического или линейного продукта соответственно (см. Фиг. 4).

Рисунок 4: Предлагаемая реакция циклизации, катализируемая тиоэстеразой.

В случае тироцидина замыкание кольца оказалось очень благоприятным из-за того, что 4 Н-связи помогают каркасу декапептида принять стабильную конформацию (см. Фиг. 5). [4] [8] Эта внутримолекулярная циклизация происходит по типу «голова к хвосту» с участием N-конца D -Phe1 и C-конца L- Leu10 (см. Рисунок 4). [6] [9]

Рисунок 5: Водородная связь, иллюстрирующая стабилизирующие эффекты циклизации.

Химиоэнзимные стратегии [ править ]

Не существует общего биохимического решения макроциклизации пептидной цепи. Изолированные тироцидиновые (Tyc) TE домены можно использовать для циклизации химически полученных пептидилтиоэфирных субстратов, обеспечивая мощный путь к новым циклическим соединениям. Чтобы эта макроциклизация произошла, пептидная цепь должна быть активирована на ее С-конце уходящей группой N- ацетилцистеамина (SNAC) . [6] аланин сканирование через 10 позиций tyrocidine показывает , что только D - Phe и L -Orn требуются для достаточной циклизации.

Tyc TE может также использоваться биомиметически, в котором он имитирует среду, созданную доменом TE с PCP субстрата, за счет использования синтетической привязи, связанной с амидной смолой полиэтиленгликоля (PEG). [8] Использование этой смолы, связанной с желаемым субстратом с изолированным ТЕ, может обеспечить каталитическое высвобождение смолы, а также макроциклизацию субстрата (см. Рисунок 6 [8] ). Использование твердофазного пептидного синтеза (SPPS) позволило включить разнообразный набор мономеров в пептидную цепь. Более поздние исследования использовали высокую толерантность Tyc TE для постсинтетической модификации пептидного остова. Это также позволило включить гликозилирование остатков тирозина или серина. [6] Использование этих методов привело к появлению множества новых многообещающих терапевтических агентов. [ необходима цитата ]

Рисунок 6: Биомиметический синтез макроциклов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Pubchem: Тироцидин и Тиротрицин. «Результат Компаунда PubChem» .
  2. ^ a b c Mootz HD, Marahiel MA (ноябрь 1997 г.). «Оперон биосинтеза тирокидина Bacillus brevis: полная нуклеотидная последовательность и биохимическая характеристика функциональных внутренних доменов аденилирования» . J. Bacteriol . 179 (21): 6843–50. DOI : 10.1128 / jb.179.21.6843-6850.1997 . PMC 179617 . PMID 9352938 .  
  3. ^ «Антибиотики». Колумбийская электронная энциклопедия . 6-е изд. Издательство Колумбийского университета. 2007. pp. Онлайн.
  4. ^ а б Цинь С, Бу Х, Ву Х, Го З (2003). «Химический подход к созданию молекулярного разнообразия на основе каркаса циклического декапептида, антибиотика тирокидина А». J Comb Chem . 5 (4): 353–5. DOI : 10.1021 / cc0300255 . PMID 12857101 . 
  5. ^ Преннер EJ, Льюис Р., McElhaney RN (декабрь 1999). «Взаимодействие антимикробного пептида грамицидина S с липидной двухслойной моделью и биологическими мембранами». Биохим. Биофиз. Acta . 1462 (1-2): 201-21. DOI : 10.1016 / S0005-2736 (99) 00207-2 . PMID 10590309 . 
  6. ^ a b c d Копп Ф., Марахиэль М.А. (август 2007 г.). «Стратегии макроциклизации в биосинтезе поликетидов и нерибосомных пептидов». Nat Prod Rep . 24 (4): 735–49. DOI : 10.1039 / b613652b . PMID 17653357 . 
  7. ^ Roskoski R, Gevers Вт, Kleinkauf Н, Р Липмана (декабрь 1970). «Биосинтез тирокидина тремя комплементарными фракциями из Bacillus brevis (ATCC 8185)». Биохимия . 9 (25): 4839–45. DOI : 10.1021 / bi00827a002 . PMID 4320358 . 
  8. ^ a b c d Kohli RM, Walsh CT, Burkart MD (август 2002). «Биомиметический синтез и оптимизация циклических пептидных антибиотиков». Природа . 418 (6898): 658–61. Bibcode : 2002Natur.418..658K . DOI : 10,1038 / природа00907 . PMID 12167866 . 
  9. ^ Trauger JW, Коли RM, Mootz HD, Marahiel М. А., Уолш КТ (сентябрь 2000). «Циклизация пептидов, катализируемая тиоэстеразным доменом тирокидинсинтетазы». Природа . 407 (6801): 215–8. Bibcode : 2000Natur.407..215T . DOI : 10.1038 / 35025116 . PMID 11001063 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Тироцидин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)