Кіріспе
Грамцидин S немесе Грамцидин Совет – химиялық қосылыс, кейбір грам-оң және грам-теріс бактерияларға, сондай-ақ кейбір саңырауқұлақтарға қарсы тиімді антибиотик. Ол грамицидиннің, грам-оң бактерия Brevibacillus brevis-тің өндіретін туындысы. Грамцидин S – циклодекапептид, екі бірдей пентапептидтің бастан-аяққа бірігуінен құралған, формальды түрде cyclo(Val Orn Leu D Phe Pro)₂ деп жазылады. Яғни, ол құрамында әрқайсысы екі рет қолданылатын бес түрлі аминқышқылынан тұратын сақина тәрізді құрылымды құрайды. Тағы бір қызықты жайт – ол пептидтерде сирек кездесетін екі аминқышқылын пайдаланады: орнитинді және фенилаланиннің атипикалық стереоизомерін. Ол граммицидин S синтетазасы арқылы синтезделеді.
Gramicidin S or Gramicidin Soviet is an antibiotic that is effective against some gram positive and gram negative bacteria as well as some fungi. It is a derivative of gramicidin, produced by the gram positive bacterium Brevibacillus brevis. Gramicidin S is a cyclodecapeptide, constructed as two identical pentapeptides joined head to tail, formally written as cyclo( Val Orn Leu D Phe Pro )2. That is to say, it forms a ring structure composed of five different amino acids, each one used twice within the structure. Another interesting point is that it utilizes two amino acids uncommon in peptides: ornithine as well as the atypical stereoisomer of phenylalanine. It is synthesized by gramicidin S synthetase.
Биосинтез
Граммицидин S биосинтез жолы екі фермент – рибосомалық емес пептид синтетазасынан (NRPS), грамицидин S синтетаза I (GrsA) және грамицидин S синтетаза II (GrsB) тұрады, олар өнімді циклді декапептид ретінде береді. Биосинтез жолында аминоқышқылдарды грамицидин S-ке арнайы танитын, белсендіретін және конденсациялайтын бес модуль бар. GrsA бастапқы модулі үш доменнен тұрады: Аденолиляция (A) домені, онда аминоқышқыл кіріктіріліп, АТФ арқылы аденолиляцияланып белсендіріледі, тиолация (T) домені немесе пептидил тасымалдаушы ақуызы (PCP), онда аденолиляцияланған аминоқышқыл 4´ фосфопантетин тобына ковалентті түрде қосылып, Т доменіндегі консервацияланған серинге жүктеледі, эпимеризация (E) домені, онда L аминоқышқылы D аминоқышқылына айналады. GrsA бастапқы модулі D Phe-ді жүйеге жүктейді. Екінші GrsB фермент кластері төрт модульден тұрады, әрқайсысы конденсация (C), адениляция (A) және тиолация (T) домендерімен, ал соңында тиоэстераза доменін (TE) қамтиды. C домені екі аминоқышқыл – D Phe және L Pro арасында пептидтік байланыс құрайды. L Val, L Orn және L Leu GrsB-нің келесі үш модулімен тізбектей қосылады. Барлық модуль синтезі тағы бір рет қайталанғаннан кейін TE домені екі пептидті циклдеп, босатып, оларды бірге димеризациялап, соңғы өнімді құрайды.
Тарих
Граммицидин S 1942 жылы орыс микробиологы Георгий Францевич Гаузе және оның әйелі Мария Бражникова ашқан. Жыл ішінде Граммицидин S инфекцияны емдеу үшін советтік әскери госпитальдерде қолданыла бастады, ал 1946 жылға қарай майдан даласында қолданыс тапты. Гаузе 1946 жылы осы жаңалығы үшін медицина саласындағы Сталин сыйлығымен марапатталды. 1944 жылы Граммицидин S-тің нақты құрылымын анықтау мақсатында КСРО Денсаулық сақтау министрлігі Халықаралық Қызыл Крест арқылы Ұлыбританияға жіберді. Ағылшын химигі Ричард Сингге қағаз хроматографиясы арқылы бұл қосылыстың жаңа антибиотик және полипептид екенін дәлелдеді. Кейіннен ол хроматография саласындағы еңбектері үшін Нобель сыйлығын алды. Кристалдық құрылымын Дороти Ходжкин мен Герхард Шмидт анықтады; Маргарет Тэтчер 1947 жылы Герхард Шмидтпен Граммицидин S антибиотигі бойынша студенттік зерттеу жобасы аясында жұмыс істеді. Граммицидин S және антибиотиктерді зерттеудің маңыздылығы соншалықты зор болғандықтан, Гаузе КСРО-дағы Лысенкошылдық кезеңінде қуғынға түспеді, ал оның көптеген әріптестері қуғынға түсті. Шындығында, антибиотиктерді жаппай өндіру үшін жаңа штаммдарды дамыту қажеттілігі, Джозеф Рапопорт және Александр Малиновский сияқты генетиктермен саяси қолдаумен ынтымақтастыққа мүмкіндік берді, олар екеуі де Лысенкошылдықтың құлауына белсенді қатысты. Граммицидин S басқа грамицидин түрлерінен катиондық циклдік декапептид болып, антипараллель бета-парақ құрылымымен ерекшеленеді. Граммицидин S молекуласы амфифильді, гидрофобты аминоқышқылдары (D Phe, Val, Leu тізбектері) және зарядталған аминоқышқылы (L Orn) бар. Ол грам-теріс және грам-оң бактерияларға, тіпті кейбір патогенді саңырауқұлақтарға қарсы күшті антибиотикалық белсенділік көрсетеді. Әсер ету механизмі толыққанды түсіндірілмеген, бірақ липидтік мембрананың бұзылуы және бактериялық цитоплазмалық мембрананың өткізгіштігінің артуы деп қабылданады. Өкінішке орай, тіпті төмен концентрацияда гемолитикалық қасиеттері болғандықтан, грамицидин S қазіргі уақытта тек сыртқы қолдануға ғана қолданылады. Сонымен қатар, Граммицидин S спермицид ретінде және жыныстық жолмен берілетін инфекцияларға байланысты туындаған жыныс мүшелерінің ойықтарын емдеу үшін қолданылады.