Введение
Класс химических соединений
Лантибиотики – это класс полициклических пептидных антибиотиков, содержащих характерные тиоэфирные аминокислоты лантионин или метиллантионин, а также ненасыщенные аминокислоты дегидроаланин и 2-аминоизомасляную кислоту. Они относятся к рибосомно-синтезированным и посттрансляционно-модифицированным пептидам. Лантионин состоит из двух остатков аланина, соединенных перекрестной связью по β-углеродным атомам посредством тиоэфирной (моносульфидной) связи. Лантибиотики продуцируются многими грамположительными бактериями, такими как Streptococcus и Streptomyces, для подавления других грамположительных бактерий и, таким образом, рассматриваются как представители бактериоцинов. Бактериоцины классифицируются по степени посттрансляционной модификации. Лантибиотики представляют собой класс бактериоцинов, подвергающихся более интенсивной модификации, также известные как бактериоцины класса I. (Бактериоцины, для которых дисульфидные связи являются единственным модифицирующим фактором пептида, относятся к бактериоцинам класса II.) Лантибиотики хорошо изучены благодаря коммерческому использованию этих бактерий в пищевой промышленности для производства молочных продуктов, таких как сыр. Низин и эпидермин принадлежат к семейству лантибиотиков, которые связываются с липидом II – липидным предшественником клеточной стенки целевых бактерий – и нарушают синтез клеточной стенки. Лантибиотики семейства дурамицинов связываются с фосфоэтаноламином в мембранах клеток-мишеней и, по-видимому, нарушают несколько физиологических функций.
История
Название «лантибиотики» было введено в 1988 году как сокращение от «пептидных антибиотиков, содержащих лантионин». Первые структуры этих противомикробных средств были установлены благодаря пионерской работе Гросса и Морелла в конце 1960-х – начале 1970-х годов, что и ознаменовало официальное появление лантибиотиков. С тех пор лантибиотики, такие как низин, успешно применяются для консервации пищевых продуктов и пока не сталкивались со значительной бактериальной устойчивостью. Эти свойства лантибиотиков стимулировали более углубленные исследования их структуры и путей биосинтеза.
Классификация
Лантибиотики типа А – это длинные, гибкие молекулы, например, низин, бизин, субтилин, эпидермин и галидермин. Подгруппа AI включает мутацин II, а подгруппа AII – мутацин I и III. Лантибиотики типа B имеют шаровидную форму, например, мерсацидин, актагардин, дурамицин и цинамицин. Некоторые содержат два пептида, например, галодурацин.
Биосинтез
Они синтезируются с лидерной полипептидной последовательностью, которая удаляется только в процессе транспорта молекулы из синтезирующей клетки. Они синтезируются рибосомами, что отличает их от большинства природных антибиотиков. Существует четыре известных фермента (лантипептидные синтетазы), ответственных за образование лантиониновых колец.
Механизм действия
Лантибиотики проявляют значительную специфичность к некоторым компонентам (например, липиду II) бактериальных клеточных мембран, особенно у грамположительных бактерий. Лантибиотики типа А быстро убивают, формируя поры, а лантибиотики типа В ингибируют биосинтез пептидогликана. Они активны в очень низких концентрациях.
Консервирование пищевых продуктов
Лантибиотики производятся грамположительными бактериями и проявляют сильное антимикробное действие против широкого спектра других грамположительных бактерий.
Клинический антибиотик
Один из типов, известный как B-лантибиотик NVB302, в 2011 году перешел к фазе 1 клинических испытаний для применения против Clostridium difficile и продемонстрировал хорошие результаты в 2012 году.
Базы данных
BACTIBASE — это база данных открытого доступа для бактериоцинов, включая лантибиотики. LANTIBASE — специализированный ресурс, посвященный лантибиотикам.