Сурфактин
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.110.185 |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 53 Ч 93 Н 7 О 13 | |
| Молярная масса | 1036.3 g/mol |
| Поверхностное натяжение: | |
| 9.4 × 10 −6 М (рН 8,7) [1] | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
| Символ | Н/Д |
| TCDB | 1.Д.11 |
| Суперсемейство OPM | 163 |
| белок OPM | 2нпв |
Сурфактин представляет собой циклический липопептид , обычно используемый в качестве антибиотика из-за его способности выступать в качестве поверхностно-активного вещества . [2] Это амфифил, способный противостоять гидрофильным и гидрофобным средам. Виды грамположительных бактерий производят сурфактин , Bacillus subtilis обладающий антибиотическим действием против конкурентов. [3] Сурфактин оказывает антибактериальное , противовирусное , противогрибковое и гемолитическое действие. [4]
Структура и синтез
[ редактировать ]Структура 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-гидроксижирной кислоты . переменной длины, от тринадцати до пятнадцати атомов углерода . [5] Остатки глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты придают кольцу гидрофильный характер, а также отрицательный заряд. И наоборот, остаток валина простирается вниз, навстречу цепи жирной кислоты, образуя основной гидрофобный домен. Ниже критических мицеллярных концентраций (ККМ) хвост жирной кислоты может свободно распространяться в раствор , участвуя в гидрофобных взаимодействиях внутри мицелл . [6] Этот антибиотик синтезируется линейной нерибосомальной пептидсинтетазой , сурфактинсинтетазой ( Q04747 ). В растворе он имеет характерную конформацию «лошадиного седла» (PDB: 2NPV ), что объясняет его широкий спектр биологической активности. [7] [8]
Физические свойства
[ редактировать ]Поверхностное натяжение
[ редактировать ]Сурфактин, как и другие поверхностно-активные вещества, влияет на поверхностное натяжение жидкостей, в которых он растворен. Он может снизить воды поверхностное натяжение с 72 мН/м до 27 мН/м при концентрации всего 20 мкМ. [9] Сурфактин достигает этого эффекта, занимая межмолекулярное пространство между молекулами воды , уменьшая силы притяжения между соседними молекулами воды, в основном водородные связи , чтобы увеличить текучесть раствора. Это свойство делает сурфактин и другие поверхностно-активные вещества полезными в качестве моющих средств и мыла . [10]
Молекулярные механизмы
[ редактировать ]Существует три преобладающие гипотезы о том, как действует сурфактин. [11]
Эффект катион-переносчика
[ редактировать ]Эффект катион-переносчика характеризуется способностью сурфактина проводить одновалентные и двухвалентные катионы через органический барьер. Два кислотных остатка аспартат и глутамат образуют «коготь» для стабилизации двухвалентных катионов , таких как Ca. 2+ ионы используются в качестве матрицы сборки для образования мицелл . Когда сурфактин проникает во внешний слой, его цепь жирных кислот взаимодействует с ацильными цепями фосфолипидов , ориентируя свою головную группу в сторону полярных головок фосфолипидов. Присоединение катиона заставляет комплекс пересекать билипидный слой с помощью ферментов флиппазы . Головная группа присоединяется к фосфолипидам внутреннего листа, а цепь жирных кислот взаимодействует с ацильными цепями фосфолипидов. Затем катион доставляется во внутриклеточную среду. [12]
Порообразующий эффект
[ редактировать ]Порообразующий ( ионный канальный ) эффект характеризуется образованием катионных каналов. Для самоассоциации сурфактина внутри мембраны требуется сурфактин, поскольку он не может проникнуть через клеточную мембрану. Согласно гипотезе, ориентированной на незаряженные мембраны с минимальной энергией активации, необходимой для пересечения внутренних и внешних листовок, молекулярная самосборка должна формировать структуру каналов. [11]
Моющее действие
[ редактировать ]Детергентный эффект основан на способности сурфактина вставлять свою цепь жирной кислоты в фосфолипидный слой, дезорганизуя клеточную мембрану и увеличивая ее проницаемость. [13] Введение нескольких молекул сурфактина в мембрану может привести к образованию смешанных мицелл путем самоассоциации и бислоя под влиянием гидрофобности жирных цепей, что в конечном итоге приводит к солюбилизации бислоя. [14]
Биологические свойства
[ редактировать ]Антибактериальные и противовирусные свойства
[ редактировать ]Сурфактин представляет собой антибиотик широкого спектра действия , обладающий детергентной активностью, повышающий проницаемость клеточных мембран всех бактерий, независимо от их классификации по окраске по Граму . [15] Минимальная ингибирующая концентрация (МПК) сурфактина составляет 12–50 мкг/мл. [16]
Сурфактин также способен разрушать липиды оболочки вируса и образовывать ионные каналы во внутреннем капсиде ; экспериментальные данные показывают ингибирование ВИЧ и ВПГ . Однако сурфактин может разрушать вирусы только тогда, когда они находятся вне клеток-хозяев. Более того, когда окружающая среда насыщена белками и липидами, сурфактин сталкивается с буферным эффектом, снижающим его противовирусную активность. [17]
Токсичность
[ редактировать ]Сурфактин обладает неспецифической цитотоксичностью, вызывая лизис за счет разрушения фосфолипидного бислоя, присутствующего во всех клетках. При введении человеку в качестве внутрисосудистого антибиотика в концентрациях LD 50 или выше 40–80 мкМ сурфактин оказывает гемолитическое действие. [18]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Исигами Ю, Осман М, Накахара Х, Сано Ю, Исигуро Р, Мацумото М (июль 1995 г.). «Значение образования β-листов для мицеллизации и поверхностной адсорбции сурфактина». Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 4 (6): 341–348. дои : 10.1016/0927-7765(94)01183-6 .
- ^ Мор, А. Антибиотики на основе пептидов: потенциальный ответ на бушующую устойчивость к противомикробным препаратам. Разработка лекарств. Рез. (2000) 50 : 440–447.
- ^ Пейпу Ф., Бонматен Ж.М., Уоллах Дж. (май 1999 г.). «Последние тенденции в биохимии сурфактина». Прикладная микробиология и биотехнология . 51 (5): 553–63. дои : 10.1007/s002530051432 . ПМИД 10390813 . S2CID 35677695 .
- ^ Сингх П., Cameotra SS (март 2004 г.). «Потенциальные применения микробных поверхностно-активных веществ в биомедицинских науках». Тенденции в биотехнологии . 22 (3): 142–6. дои : 10.1016/j.tibtech.2004.01.010 . ПМИД 15036865 .
- ^ Бонматен Ж.М., Лапревот О., Пейпу Ф. (сентябрь 2003 г.). «Разнообразие микробных циклических липопептидов: итуринов и сурфактинов. Взаимосвязь активности и структуры для разработки новых биологически активных агентов» . Комбинаторная химия и высокопроизводительный скрининг . 6 (6): 541–56. дои : 10.2174/138620703106298716 . ПМИД 14529379 .
- ^ Грау А., Гомес Фернандес Х.К., Пейпу Ф., Ортис А. (май 1999 г.). «Исследование взаимодействия сурфактина с фосфолипидными везикулами» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1418 (2): 307–19. дои : 10.1016/S0005-2736(99)00039-5 . ПМИД 10320682 .
- ^ Хюэ Н., Серани Л., Лапревот О (2001). «Структурное исследование циклических пептидолипидов Bacillus subtilis методом высокоэнергетической тандемной масс-спектрометрии». Быстрая связь в масс-спектрометрии . 15 (3): 203–9. Бибкод : 2001RCMS...15..203H . doi : 10.1002/1097-0231(20010215)15:3<203::AID-RCM212>3.0.CO;2-6 . ПМИД 11180551 .
- ^ Цан П., Вольпон Л., Бессон Ф., Ланселин Дж. М. (февраль 2007 г.). «Структура и динамика сурфактина, изученная методом ЯМР в мицеллярной среде». Журнал Американского химического общества . 129 (7): 1968–77. дои : 10.1021/ja066117q . ПМИД 17256853 .
- ^ Йе М.С., Вэй Ю.Х., Чанг Дж.С. (2005). «Увеличенное производство сурфактина из Bacillus subtilis за счет добавления твердых носителей». Биотехнологический прогресс . 21 (4): 1329–34. дои : 10.1021/bp050040c . ПМИД 16080719 . S2CID 20942103 .
- ^ Войтович К., Чогалла А., Тромбик Т., Лукашевич М. (01 декабря 2021 г.). «Цикильные липопептиды сурфактина изменяют состав и латеральную организацию плазматической мембраны в клетках млекопитающих» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1863 (12): 183730. doi : 10.1016/j.bbamem.2021.183730 . ISSN 0005-2736 . ПМИД 34419486 .
- ^ Jump up to: а б Делё М., Буффиу О., Разафиндраламбо Х., Пако М., Хбид С., Тонар П., Жак П., Брассер Р. (апрель 2003 г.). «Взаимодействие сурфактина с мембранами: вычислительный подход» (PDF) . Ленгмюр . 19 (8): 3377–3385. дои : 10.1021/la026543z .
- ^ Херклотц Х., Випрехт Т., Силиг Дж. (апрель 2004 г.). «Возмущение мембраны липопептидом сурфактином и детергентами, изученное с помощью дейтериевого ЯМР». Журнал физической химии Б. 108 (15): 4909–4915. дои : 10.1021/jp0371938 .
- ^ Краг-Хансен, У, М. Мэр и Дж. Моллер. Механизм детергентной солюбилизации липосом и белоксодержащих мембран. Биофиз. Дж. (1998) 75 : 2932–2946.
- ^ Ле Мэр М., Шампей П., Моллер СП (ноябрь 2000 г.). «Взаимодействие мембранных белков и липидов с солюбилизирующими детергентами» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1508 (1–2): 86–111. дои : 10.1016/S0304-4157(00)00010-1 . ПМИД 11090820 .
- ^ Судармоно П., Вибисана А., Листрияни Л.В., Сунгкар С. (10 марта 2019 г.). «Характеристика и синергическая антимикробная оценка липопептидов из Bacillus amyloliquefaciens, выделенных из загрязненной нефтью почвы» . Международный журнал микробиологии . 2019 : e3704198. дои : 10.1155/2019/3704198 . ISSN 1687-918X . ПМЦ 6431436 . ПМИД 30956662 .
- ^ Херклотц Х., Силиг Дж. (сентябрь 2001 г.). «Детергентное действие антибиотика пептида сурфактина на липидные мембраны» . Биофизический журнал . 81 (3): 1547–54. Бибкод : 2001BpJ....81.1547H . дои : 10.1016/S0006-3495(01)75808-0 . ПМК 1301632 . ПМИД 11509367 .
- ^ Юнг М., Ли С., Ким Х. (июнь 2000 г.). «Недавние исследования натуральных продуктов как средств против ВИЧ». Современная медицинская химия . 7 (6): 649–61. дои : 10.2174/0929867003374822 . ПМИД 10702631 .
- ^ Деган-Нуде Г., Хаусаиндокт М., Седиге Фазли Баззар Б. (июнь 2005 г.). «Выделение, характеристика и исследование поверхностной и гемолитической активности липопептидного биосурфактанта, продуцируемого Bacillus subtilis ATCC 6633» . Журнал микробиологии . 43 (3). Микробиологическое общество Кореи: 272–276. ПМИД 15995646 .