Lantybiotyki są definiowane jako antybiotyki peptydowe zawierające nietypowe aminokwasy kwasy: mezolantioninę, 3-metylantioninę, dehydroalaninę i dehydrobutyrynę. Są one syntetyzowane przez niektóre bakterie Gram-dodatnie. Ich hamujący wpływ na na niektóre inne bakterie Gram-dodatnie tłumaczy się uszkodzeniem błon cytoplazmatycznych przez detergent. błon cytoplazmatycznych. Wybitnymi przedstawicielami lantybiotyków są nizyny z Lactococcus lactis, która może być stosowana jako środek konserwujący żywność, subtilina z Bacillus subtilis, która jest podobna do nizyny, oraz epidermina Staphylococcus epidermidis, która jest stosowana w leczeniu trądziku. Lantybiotyki są syntetyzowane rybosomalnie jako prepeptydy, które są modyfikowane potranslacyjnie. Geny prawdopodobnie kodujące te enzymy biosyntetyczne i czynniki regulacyjne zostały zostały zidentyfikowane w sąsiedztwie genów strukturalnych lantybiotyków subtiliny, nizyny i epiderminy. --- Lantybiotyki, grupa peptydów zawierających lantioninę, wykazują swoją aktywność antybiotyczną, łącząc różne mechanizmy zabijania w jednej cząsteczce. w jednej cząsteczce. Wykazano, że prototypowy lantybiotyk nizyna wykazuje zarówno hamowanie syntezy syntezy peptydoglikanu i tworzenia porów w błonach bakteryjnych poprzez oddziaływanie z lipidem II. Gallidermin, który dzieli motyw wiązania lipidu II z nizyną, ale ma krótszą długość cząsteczkową, różniła się od nizyny w porach w kilku szczepach bakterii. Aby zasymulować sposób działania zastosowaliśmy woltamperometrię cykliczną i mikrowagę kwarcową, aby skorelować tworzenie porów z kinetyką wiązania lipidu II z kinetyką wiązania lipidu II galiderminy w błonach modelowych. Niezdolność niezdolność galiderminy do tworzenia porów w DOPC (1,2-dioleoilo-sn-glicero-3-fosfocholina) (C18/1) i DPoPC (1,2-dipalmitoilo-sn-glicero-3-fosfocholina) (C16/1) była związana z grubością błony. z grubością błony. Dla lepszej symulacji charakterystyki błony bakteryjnej właściwości, dwa różne fosfolipidy z rozgałęzionymi kwasami tłuszczowymi zostały włączone do matrycy DPoPC. Fosfolipidy z rozgałęzieniami metylowymi w w środku łańcuchów kwasów tłuszczowych sprzyjały niezależnej od lipidu II permeabilizacji DPoPC permeabilizacji DPoPC przez galiderminę, podczas gdy długo rozgałęzione fosfolipidy, w których rozgałęzienie w których gałąź jest umieszczona w pobliżu regionu hydrofilowego indukowała identyczne, zależne od lipidów II-zależne tworzenie porów przez galliderminę i nizynę. Oczywiście, rozgałęzione lipidy zmieniały upakowanie lipidów i zmniejszały grubość błony. Dlatego też dwoistość aktywności galiderminy (tworzenie porów i hamowanie syntezy ściany komórkowej) wydaje się być zrównoważona przez syntezy ściany komórkowej) wydaje się być równoważona przez skład błony bakteryjnej. --- TŁO: Pojawienie się oporności bakterii na leki zachęca do ponownej oceny potencjału istniejących środków przeciwdrobnoustrojowych. Lantybiotyki są modyfikowane potranslacyjnie, syntetyzowane rybosomalnie peptydy przeciwdrobnoustrojowe o szerokim spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego. Tutaj skupiliśmy się na rozszerzeniu potencjału potencjału laktyny 3147, jednego z najlepiej przebadanych lantybiotyków, który posiada silną aktywność przeciwko szerokiemu zakresowi gatunków Gram-dodatnich w tym wielu patogenów szpitalnych. W szczególności, naszym celem było zbadanie, czy aktywność laktyny 3147 można zwiększyć w połączeniu z różnymi antybiotykami klinicznymi. WYNIKI: Wstępne badania wykazały, że polimyksyna B i polimyksyna E (kolistyna) wykazywały aktywność synergistyczną z kolistyną 3147. Testy szachownicy zostały przeprowadzono przeciwko wielu szczepom, w tym zarówno Gram-dodatnim, jak i Gram ujemnych. Uzyskany wskaźnik frakcyjnego stężenia hamującego (FIC) ustalono, że podczas gdy częściowa synergia została wykryta przeciwko Gram dodatnim, synergia była oczywista przeciwko gatunkom Gram ujemnym, w tym Cronobacter i E. coli. WNIOSKI: Połączenie laktyny 3147 z niskimi poziomami polimyksyny może zapewnić sposób na poszerzenie docelowej specyficzności lantybiotyku, jednocześnie polimyksyny ze względu na niższe stężenia wymagane w wyniku synergii. synergii. --- Rosnąca częstość występowania oporności na antybiotyki wśród patogenów bakteryjnych ponowny nacisk na produkty naturalne o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych. Lantybiotyki to syntetyzowane rybosomalnie antybiotyki peptydowe, które są potranslacyjnie modyfikowane w celu wprowadzenia mostków (metylo)lantioninowych. Promieniowce są znane z ich zdolności do produkcji szerokiej gamy antybiotyków, z których wiele ma zastosowania kliniczne. zastosowań klinicznych, ale wiadomo, że wytwarzają tylko kilka lantybiotyków. Jednym z takich związków jest planosporycyna wytwarzana przez Planomonospora alba, która hamuje biosyntezę ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych. biosyntezę ściany komórkowej u patogenów Gram-dodatnich. Planosporycyna jest lantybiotykiem typu AI strukturalnie podobnym do tych, które wiążą lipid II, bezpośredni prekursor biosyntezy ściany komórkowej. biosyntezy ściany komórkowej. Klaster genów odpowiedzialny za biosyntezę planosporycyny został zidentyfikowany poprzez eksplorację genomu, a następnie wyizolowany z biblioteki kosmidów P. alba. Minimalny klaster 15 genów wystarczających do produkcji planosporycyny został zdefiniowany przez heterologiczną ekspresję w Nonomuraea sp. szczep ATCC 39727, podczas gdy delecja genu kodującego peptyd prekursorowy z P. alba, która zniosła produkcję planosporycyny, została również wykorzystana do potwierdzenia tożsamości klastra genów. klastra genów. Delecja genów kodujących prawdopodobne enzymy biosyntetyczne zidentyfikowanych poprzez analizę bioinformatyczną ujawniła, że są one również niezbędne do produkcji planosporycyny w rodzimym gospodarzu. Analiza odwrotnej transkrypcji-PCR (RT-PCR) wykazała, że klaster genów planosporycyny jest transkrybowany w trzech operonach. Ekspresja jednego z nich, pspEF, który koduje transporter ABC transportera ABC, w Streptomyces coelicolor A3(2) nadawała pewien stopień planosporycyny na heterologicznym gospodarzu. Niezdolność do usunięcia tych genów z P. alba sugeruje, że odgrywają one istotną rolę w odporności u naturalnego producenta. naturalnym producencie. --- Lantybiotyki są antybiotykami peptydowymi, realizującymi swoją unikalną strukturę drugorzędową poprzez modyfikacje potranslacyjne, z których najważniejszą jest tworzenie charakterystycznego aminokwasu lantioniny. Podobnie jak inne rybosomalne antybiotyki peptydowe peptydy rybosomalne, są one syntetyzowane z N-końcowym peptydem liderowym ważnym dla potranslacyjnego przetwarzania przez enzymy modyfikujące; po dojrzewaniu peptydu, peptyd liderowy jest proteolitycznie odcinany. Liczne badania nad peptydów liderowych lantybiotyków klasy I i II wykazały już ich kluczową rolę w rozpoznawaniu, autoimmunizacji i transporcie zewnątrzkomórkowym. Niedawno niedawno opisane labiryntopeptyny, członkowie rodziny lantybiotyków klasy III, wykazują charakterystyczny nowy aminokwas labioninę, który został ujawniony przez wyjaśnienie struktury labiryntopeptyny A2. Montaż motywu labioniny w liniowym łańcuchu peptydowym jest pośredniczony przez enzym LabKC typu liazy-kinazy-cyklazy poprzez łańcuch boczny seryny fosforylację GTP, eliminację grupy fosforanowej, a następnie 2-krotną cyklizację addycyjną typu Michaela. W tej pracy systematycznie po raz pierwszy zbadaliśmy znaczenie peptydu liderowego w procesie przetwarzanie lantybiotyków klasy III na przykładzie peptydu prekursorowego labiryntopeptyny A2. Badania in vitro z syntetycznymi analogami peptydu liderowego ujawniły, że konserwowany N-końcowy hydrofobowy plaster na domniemanej strukturze helikalnej jest wymagana do prawidłowego przetwarzania peptydu przez enzym modyfikujący LabKC. Z drugiej strony, badania wykazały, że C-końcowa część peptydu lidera służy jako przekładka między miejscem wiązania a aktywnymi miejscami fosforylacji i eliminacji, ograniczając w ten sposób fosforylacji i eliminacji, ograniczając w ten sposób liczbę łańcuchów bocznych hydroksyamino łańcuchów bocznych kwasów hydroksylowych, które mogą ulegać odwodnieniu. Wreszcie, model dla rozpoznania i przetwarzania peptydu przez LabKC. --- Nizyna wytwarzana przez Lactococcus lactis 6F3 jest stosowana jako środek konserwujący żywność i jest najważniejszym członkiem grupy antybiotyków peptydowych zawierających mostki mostki lantioninowe (lantybiotyki) (N. Schnell, K.-D. Entian, U. Schneider, F. Götz, H. Zähner, R. Kellner i G. Jung, Nature [London] 333: 276-278, 1988). Nizyna jest syntetyzowana rybosomalnie, a jej gen strukturalny, nisA, koduje prepeptyd, który jest modyfikowany potranslacyjnie, ujawniając aktywny lantybiotyk (C. Kaletta i K.-D. Entian, J. Bacteriol. 171:1597-1601, 1989). W sąsiedztwie nisA zidentyfikowano dodatkowe geny nisB, nisT i nisC. W całej swojej sekwencji geny te były homologiczne do genów niedawno zidentyfikowanych niedawno jako ważne dla biosyntezy lantybiotyków, tj. subtiliny z Bacillus subtilis ATCC 6633 i epiderminy z Staphylococcus epidermidis Tü 3298. Geny nisB, nisT i nisC odpowiadały otwartym ramkom odczytu 993, odpowiednio 600 i 418 reszt aminokwasowych. Otwarta ramka odczytu nisT jest homologiczna do białek z podrodziny HlyB (białko hemolizyny B Escherichia coli) podrodziny. Białka z tej podrodziny są odpowiedzialne za wydzielanie różnych związków, w tym różnych związków, w tym dużych polipeptydów, polisacharydów i guzy przeciwlekowe, wskazując, że NisT może być zaangażowany w transport nizyny. Analiza Northern (RNA) blot ujawniła 0,3-kb transkrypt dla genu strukturalnego nisA strukturalnego genu nisA, a transkrypcyjny punkt startowy genu nisA został określony przez wydłużenie starterów. Dodatkowo zidentyfikowano mRNA o wielkości co najmniej 3 kb zidentyfikowano przy użyciu sondy hybrydyzacyjnej specyficznej dla nisB. Przeciwciała zostały przeciwciała przeciwko białku NisB, a analiza Western blot (immunoblot) ujawniła masa cząsteczkowa około 115 kDa, co jest zgodne z teoretycznym wielkością białka 117,5 kDa obliczoną na podstawie otwartej ramki odczytu nisB. Kilka amfipatycznych transbłonowych alfa-heliksów wskazuje, że NisB jest związany z błoną. związane z błoną. Zostało to potwierdzone przez przygotowanie pęcherzyków L. lactis pęcherzyków. Białko NisB było ściśle związane z frakcją pęcherzykową i było uwalniane tylko przez traktowanie dodecylosiarczanem sodu. Wyniki te sugerują że NisB jest związany z błoną i że biosynteza nizyny zachodzi na błonie komórkowej. błonie komórkowej. --- Lantybiotyki to peptydy antybiotyczne wyróżniające się obecnością rzadkich tioeterowych aminokwasów lantioniny i/lub metylantioniny. Są one wytwarzane przez bakterie Gram-dodatnie jako zakodowane w genach peptydy prekursorowe i podlegają modyfikacji potranslacyjnej w celu wygenerowania dojrzałego peptydu. Strukturalny gen gen dla prepeptydu i geny zaangażowane w biosyntezę, przetwarzanie, eksport, a także regulację i samoobronę szczepu producenckiego są zorganizowane w klastry. Na podstawie ich cech strukturalnych i funkcjonalnych lantybiotyki dzieli się obecnie na dwie główne grupy. obecnie podzielone na dwie główne grupy. Elastyczne amfifilowe lantybiotyki typu A działają przede wszystkim poprzez tworzenie porów w błonie bakteryjnej, co jest mechanizmem mechanizm, który, jak ostatnio wykazano, np. w przypadku nizyny i epiderminy, obejmuje interakcji ze specyficznymi cząsteczkami dokującymi, takimi jak lipid prekursorowy błony II. Raczej sztywne i kuliste lantybiotyki typu B hamują funkcje enzymów poprzez interakcję z odpowiednimi substratami: mersacidin i actagardine hamują biosyntezę ściany komórkowej poprzez kompleksowanie lipidu II, podczas gdy peptydy podobne do cynamycyny hamują fosfolipazy poprzez wiązanie fosfoetanoloaminy. Lantybiotyki przyciągnęły wiele uwagi w ostatnich latach i zostały poddane obszernej charakterystyce. obszernej charakterystyce. Nowe spojrzenie na sposób działania i zależności struktura-funkcja, a także biochemii i genetyki. zostaną przedstawione w tym przeglądzie. --- Ostatnie badania nad sposobem działania ujawniły ekscytujące cechy wielu aktywności nizyny i pokrewnych lantybiotyków, co czyni te peptydy interesującymi systemy modelowe do projektowania nowych antybiotyków (Molec. Microbiol. 30 (1998) 317; Science 286 (1999) 2361; J. Biol. Chem. 276 (2001) 1772.). W przeciwieństwie do innych grup peptydów antybiotycznych, lantybiotyki wykazują znaczną znaczny stopień specyficzności dla poszczególnych składników błon bakteryjnych. Wykazano, że mersacydyna i aktagardyna wiążą się z wysokim powinowactwem do lipidów połączonych z peptydoglikanem. lipidowego prekursora peptydoglikanu, tak zwanego lipidu II, który zapobiega polimeryzacji monomerów ściany komórkowej w funkcjonalny woreczek mureinowy. The lantybiotyki nizyna i epidermina również ściśle wiążą się z tym prekursorem ściany komórkowej; jednak w przypadku tych lantybiotyków wiązanie lipidu II ma dwie konsekwencje. Podobnie jak w przypadku mersacydyny, blokowanie lipidu II hamuje biosyntezę peptydoglikanu; Ponadto lipid II jest wykorzystywany jako specyficzna cząsteczka dokująca do tworzenia porów. porów. Ta kombinacja śmiertelnych efektów wyjaśnia siłę działania tych peptydów, które są aktywne w stężeniu nanomolarnym. Uważa się, że inne lantybiotyki typu A również wykorzystują cząsteczki dokujące do tworzenia porów, chociaż identyfikacja takich składników błony nie została jeszcze osiągnięta.
Co odróżnia lantybiotyki od antybiotyków?
Związki lantybiotykowe to syntetyzowane rybosomalnie peptydy przeciwdrobnoustrojowe, na które bakterie nie są w stanie wytworzyć oporności, co czyni je dobrą alternatywą dla antybiotyków. Interesujące jest to, że odnotowano niski poziom oporności na lantybiotyki w porównaniu z antybiotykami komercyjnymi. Biorąc pod uwagę, że istnieje bardzo niewiele przykładów naturalnie występującej oporności na lantybiotyki, podjęto próby celowego wywołania fenotypów oporności w celu zbadania tego zjawiska. Inne ogólne formy oporności obejmują tworzenie zarodników lub biofilmów, które są powszechną reakcją mechaniczną na wiele klas środków przeciwdrobnoustrojowych.