Lantibiotics
| Галлидермин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Галлидермин | ||
| Pfam | PF02052 | ||
| InterPro | IPR006079 | ||
| Краткое содержание | 1mqy / scope / supfam | ||
| TCDB | 1.C.20 | ||
| OPM Суперсемейство | 161 | ||
| OPM белок | 1 мкю | ||
| |||
Лантибиотики представляют собой класс полицильных пептидных антибиотиков , которые содержат характерные тиоэфиров аминокислоты лантионина или метиллантионина , а также ненасыщенные аминокислоты дегидроалнина и 2-аминоизобутирическая кислота . Они принадлежат к рибосомально синтезированным и посттрансляционно модифицированным пептидам .
Лантионин состоит из двух аланиновых остатков, которые сшиваются на атомах β-углерода с помощью тиоэфирной (моносульфидной) связи.
Лантибиотики вырабатываются большим количеством грамположительных бактерий, такими как стрептококк и стрептомики, чтобы атаковать другие грамположительные бактерии, и, как таковые, они считаются членом бактериоцинов . Бактериоцины классифицируются в соответствии с их посттрансляционной модификацией . Лантибиотики представляют собой класс более широко модифицированных бактериоцинов, также называемых бактериоцинами класса I. (Бактериоцины, для которых дисульфидные связи являются единственной модификацией пептида, являются бактериоцины класса II .)
Лантибиотики хорошо изучены из -за коммерческого использования этих бактерий в пищевой промышленности для изготовления молочных продуктов, таких как сыр .
Nisin and epidermin are members of a family of lantibiotics that bind to lipid II, a cell wall precursor lipid component of target bacteria and disrupt cell wall production. The duramycin family of lantibiotics binds phosphoethanolamine in the membranes of its target cells and seem to disrupt several physiological functions.
History
[edit]The name lantibiotics was introduced in 1988 as an abbreviation for "lanthionine-containing peptide antibiotics".[1] The first structures of these antimicrobial agents were produced by pioneering work by Gross and Morell in the late 1960s and early 1970s, thus marking the formal introduction of lantibiotics. Since then, lantibiotics such as nisin have been used auspiciously for food preservation and have yet to encounter significant bacterial resistance. These attributes of lantibiotics have led to more detailed research into their structures and biosynthetic pathways.
Classification
[edit]- Type A lantibiotics are long flexible molecules - e.g., nisin, bisin, subtilin, epidermin, gallidermin[2] Subgroup AI includes mutacin II; subgroup AII includes mutacin I and III.
- Type B lantibiotics are globular - e.g., mersacidin.[3][4] actagardine, duramycin, and cinnamycin.[5]
Some contain 2 peptides, e.g. haloduracin.[6]
Examples
[edit]| Lantibiotic | Type | # of residues |
# of thioether links |
Other links[clarification needed] |
refs |
|---|---|---|---|---|---|
| nisin subtilin |
A | 34 | 5 | 0 | |
| gallidermin epidermin |
A | 21 | 3 | 1 | [2] |
| mersacidin | B | 20 | 4 | [3] | |
| actagardine | B | 19 | 4 | 0 | |
| cinnamycin duramycin |
B | 19 | 3 | 1 | [5] |
| sublancin 168 | ? | 37 | 1 | 2 | [7] |
| plantaricin C | B | 27 | 4 | 0 |
(Sublancin may be an S-linked glycopeptide).[8]
Biosynthesis
[edit]They are synthesised with a leader polypeptide sequence that is removed only during the transport of the molecule out of the synthesising cell. They are synthesized by ribosomes, which distinguishes them from most natural antibiotics.[9] There are four known enzymes (lanthipeptide synthetases) responsible for producing lanthionine rings.[10][11]
Mechanism of action
[edit]Lantibiotics show substantial specificity for some components (e.g., lipid II) of bacterial cell membranes especially of Gram-positive bacteria. Type A lantibiotics kill rapidly by pore formation, type B lantibiotics inhibit peptidoglycan biosynthesis.[12] They are active in very low concentrations.[13]
Application
[edit]Food preservation
[edit]Lantibiotics are produced by Gram-positive bacteria and show strong antimicrobial action toward a wide range of other Gram-positive bacteria.[14] As such, they have become attractive candidates for use in food preservation (by inhibiting pathogens that cause food spoilage) and the pharmaceutical industry (to prevent or fight infections in humans or animals).[14]
Clinical antibiotic
[edit]One type known as B lantibiotic NVB302 entered phase 1 clinical trials in 2011 for use against Clostridium difficile,[15] and reported good results in 2012.[16]
Databases
[edit]BACTIBASE is an open-access database for bacteriocins including lantibiotics.[17][18] LANTIBASE is a lantibiotic specific resource.[19]
References
[edit]- ^ Chatterjee C, Paul M, Xie L, van der Donk WA (February 2005). "Biosynthesis and mode of action of lantibiotics". Chem. Rev. 105 (2): 633–84. doi:10.1021/cr030105v. PMID 15700960.
- ^ Jump up to: a b Kellner R, Jung G, Hörner T, Zähner H, Schnell N, Entian KD, Götz F (October 1988). "Gallidermin: a new lanthionine-containing polypeptide antibiotic". Eur. J. Biochem. 177 (1): 53–9. doi:10.1111/j.1432-1033.1988.tb14344.x. PMID 3181159.
- ^ Jump up to: a b Sass P, Jansen A, Szekat C, Sass V, Sahl HG, Bierbaum G (2008). "The lantibiotic mersacidin is a strong inducer of the cell wall stress response of Staphylococcus aureus". BMC Microbiol. 8: 186. doi:10.1186/1471-2180-8-186. PMC 2592248. PMID 18947397.
- ^ Brötz H, Bierbaum G, Markus A, Molitor E, Sahl HG (March 1995). "Mode of action of the lantibiotic mersacidin: inhibition of peptidoglycan biosynthesis via a novel mechanism?". Antimicrob. Agents Chemother. 39 (3): 714–9. doi:10.1128/AAC.39.3.714. PMC 162610. PMID 7793878.
- ^ Jump up to: a b Makino A, Baba T, Fujimoto K, Iwamoto K, Yano Y, Terada N, Ohno S, Sato SB, Ohta A, Umeda M, Matsuzaki K, Kobayashi T (January 2003). "Cinnamycin (Ro 09-0198) promotes cell binding and toxicity by inducing transbilayer lipid movement". J. Biol. Chem. 278 (5): 3204–9. doi:10.1074/jbc.M210347200. PMID 12446685.
- ^ Cooper LE, McClerren AL, Chary A, van der Donk WA (October 2008). "Structure-activity relationship studies of the two-component lantibiotic haloduracin". Chem. Biol. 15 (10): 1035–45. doi:10.1016/j.chembiol.2008.07.020. PMC 2633096. PMID 18940665.
- ^ Stein T (May 2005). "Bacillus subtilis antibiotics: structures, syntheses and specific functions". Mol. Microbiol. 56 (4): 845–57. doi:10.1111/j.1365-2958.2005.04587.x. PMID 15853875. S2CID 20144405.
- ^ Оман Т.Дж., Бутчер Дж. М., Ван Х, Окалибе XN, Ван дер Донк Ва (февраль 2011 г.). «Субланцин не является лантибиотиком, а гликопептидом S-связанного» . НАТ Химический Биол . 7 (2): 78–80. doi : 10.1038/nchembio.509 . PMC 3060661 . PMID 21196935 .
- ^ Siegers K, Heinzmann S, Entian KD (май 1996). «Биосинтез лантибиотического низина. Посттрансляционная модификация его препптида происходит в мультимерной мембране, ассоциированном с лантиононо-синтетазой комплексом» . Дж. Биол. Химический 271 (21): 12294–301. doi : 10.1074/jbc.271.21.12294 . PMID 8647829 .
- ^ Goto, y; Li, b; Claesen, J; Ши, y; Бибб, MJ; Ван дер Донк, Вашингтон (2010). «Открытие уникальных лантионовых синтетаз выявляет новые механистические и эволюционные идеи» . PLOS Биология . 8 (3): E1000339. doi : 10.1371/journal.pbio.1000339 . PMC 2843593 . PMID 20351769 .
- ^ Чжан, Q; Ю, у; Vélasquez, Je; Ван дер Донк, Вашингтон (2012). «Эволюция лантипептид -синтетаз» . Труды Национальной академии наук . 109 (45): 18361–6. Bibcode : 2012pnas..10918361Z . doi : 10.1073/pnas.1210393109 . PMC 3494888 . PMID 23071302 .
- ^ Brötz H, Sahl HG (2000). «Новое понимание механизма действия лантибиотиков - дидиверирование биологического воздействия путем связывания с одной и той же молекулярной мишенью» . Журнал антимикробной химиотерапии . 46 (1): 1–6. doi : 10.1093/jac/46.1.1 . PMID 10882681 .
- ^ Коттер, Хилл, Росс (2005). «Бактериальные лантибиотики: стратегии улучшения терапевтического потенциала» (PDF) . Текущая белковая и пептидная наука . 6 (1): 61–75. doi : 10.2174/1389203053027584 . PMID 15638769 . Архивировано из оригинала (PDF) на 2007-09-28 . Получено 2007-06-01 .
{{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а беременный CRAURE C, Vosis WM, Siise RJ, Cepers OP (октябрь 1999). «Лантибиотики: биосинтез, мода или действия, приложения и приложения». Nat Prop . 16 (5): 575–87. Citeserx 10.1.546,6212 . doi : 10 1039/A804531c . PMID 1058432 .
- ^ «Новое антибиотическое соединение входит в клиническое исследование фазы I» . Пресс-релиз . Wellcome Trust. 2011-11-03.
- ^ Паркер С. (2012-08-06). «Novacta Biosystems Limited завершает исследование I NVB302 в отношении инфекции C. difficile у здоровых добровольцев» . Пресс-релиз . Celtic Pharma Holding. Архивировано из оригинала 2013-09-01 . Получено 2013-03-23 .
- ^ Hammami R, Zouhir A, Ben Hamida J, Fliss I (2007). «Bactibase: новая доступная веб-база данных для характеристики бактериоцина» . BMC Микробиология . 7 : 89. doi : 10.1186/1471-2180-7-89 . PMC 2211298 . PMID 17941971 .
- ^ Hammami R, Zouhir A, Le Lay C, Ben Hamida J, Fliss I (2010). «Bactibase Second Release: база данных и платформа инструментов для характеристики бактериоцина» . BMC Микробиология . 10 : 22. DOI : 10.1186/1471-2180-10-22 . PMC 2824694 . PMID 20105292 .
- ^ «Центр DBT по президентскому университету биоинформатики, Калькутта» . Архивировано с оригинала 2013-08-15 . Получено 2013-07-25 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Джек Р., Бирбаум Г., Хайдрих С., Сахл Х.Г. (сентябрь 1995 г.). «Генетика лантибиотического биосинтеза». Биологии . 17 (9): 793–802. doi : 10.1002/bies.950170909 . PMID 8763832 . S2CID 32393523 .
- Sahl HG, Jack RW, Bierbaum G (июнь 1995 г.). «Биосинтез и биологическая активность лантибиотиков с уникальными посттрансляционными модификациями» . Евро. J. Biochem . 230 (3): 827–53. doi : 10.1111/j.1432-1033.1995.0827g.x . PMID 7601145 .
- Sahl Hg, Bierbaum G (1998). «Лантибиотики: биосинтез и биологическая активность уникально модифицированных пептидов из грамположительных бактерий». Анну. Rev. Microbiol . 52 : 41–79. doi : 10.1146/annurev.micro.52.1.41 . PMID 9891793 .
- Stein T (май 2005). «Bacillus subtilis антибиотики: структуры, синтезы и специфические функции» . Мол Микробиол . 56 (4): 845–57. doi : 10.1111/j.1365-2958.2005.04587.x . PMID 15853875 . S2CID 20144405 .
- Смит Дж.Л. (2002). Структурная и функциональная характеристика лантибиотического мутацина (PDF) (Ph.D.). Университет Флориды.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Lantibase , база данных лантибиотиков
- «Полный список лантибиотиков» . База данных Bactibase .