In vitro иактивности

БИОСИНТЕЗ И СТРУКТУРА АМП
Антимикробные пептиды синтезируются тремя путями ( рис. 1а ). Рибосомно-кодируемые АМП, такие как бета-дефенсины и гистатины человека, обычно представляют собой короткие (менее 50 аминокислот), катионные (общий заряд от +2 до +9) амфифильные пептиды, обнаруженные в бактериях, насекомых, позвоночных и растениях, которые продуцируются для бороться с микробными инфекциями ( 10 ). Положительный суммарный заряд, в основном за счет остатков лизина и аргинина, способствует разрушению богатых фосфолипидами мембран ( 11 ). Другие AMP генерируются нерибосомными пептидными синтазами (NRPS) ( рис. 1b ) ( 12 , 13 ), которые в основном встречаются у бактерий ( Actinomycetes и Bacilli )., в частности) и мицелиальные грибы ( 13 ). АМП, генерируемые NRPS, разнообразны из-за включения в последовательность непротеиногенных аминокислот (часто d - энантиомеров природных остатков) и часто сильно модифицированы посредством гидроксилирования, гликозилирования, липидирования и циклизации ( 14 ). Наконец, некоторые AMP образуются в результате протеолитического расщепления более крупных белков с совершенно отдельными функциями и, следовательно, называются криптическими пептидами ( Fig. 1c ) ( 15 ).
РИСУНОК 1
РИСУНОК 1Биосинтез антимикробных пептидов. На рисунке показаны три пути, принятые для производства АМП: классический рибосомный синтез (а), нерибосомный путь (б) и криптические пептиды (в). При рибосомном синтезе ген AMP содержится в кластере, который транслируется в зрелый пептид посредством рибосомного синтеза обычных аминокислот, которые могут подвергаться структурным модификациям, таким как гликозилирование в случае лейциностатина А. Нерибосомальный путь, в отличие от описанного ранее пути, собирается крупными ферментами, называемыми нерибосомными пептидсинтазами (NRPS). Они включают непротеиногенные аминокислоты, а также катализируют другие структурные модификации, такие как липидизация и циклизация. Например, как показано здесь, грамицидсинтазы I и II (кодируемыеgrsA и grsB соответственно), продуцируют циклический декапептид грамицидин S. Модули GS1 (синие) состоят всего из трех доменов, отвечающих за реакции аденилирования, тиолирования и эпимеризации. GS2 содержит четыре модуля, каждый из которых содержит конденсацию, аденилирование и тиолирование, с тиоэстеразой на конце. Скрытые пептиды возникают в результате протеолитического расщепления белков с другими функциями, таких как гистон H2A азиатской жабы. В желудке жабы ферментативная активность пепсина С продуцирует буфорин I, который, в свою очередь, обрабатывается эндопептидазой с образованием буфорина II.
Амфифильная природа многих АМП определяет их структурную гибкость. Контакт с мембранами может вызвать образование вторичных структур, таких как α-спирали, β-листы или их смесь, которые имеют решающее значение для антимикробной активности ( 16 ). Циклические пептиды могут стабилизироваться за счет внутримолекулярных дисульфидных связей и образовывать спиральные структуры типа II, специфически стимулируемые остатками аргинина, гистидина и пролина ( 17 ), в то время как другие пептиды сохраняют линейную конфигурацию ( 18 ). Некоторые АМП, такие как грамицидин А ( 19 ) и тритрпицин ( 20), богаты триптофаном, остатком, характерным для трансмембранных сегментов, особенно близких к границе мембрана-вода. В результате они индуцируют образование ионных каналов в мембранах-мишенях ( 21 ). Другие пептиды, такие как дефенсины, имеют ядро, содержащее два антипараллельных β-слоя с расположенным между ними коротким витком ( 22 ). Другой важной характеристикой многих АМП является их гидрофобность, которая отвечает за их мембранолитические свойства и коррелирует с низкой токсичностью и селективностью в отношении клеток млекопитающих ( 23 ).