tirosidin - Tyrocidine

tirosidin
Tirozidin A.svg
Tirosidin 3D.png
İsimler
IUPAC adı
3-((3 S ,6 R ,9 S ,12 S ,15 S ,

18 S , 21 S , 24 S , 27 R , 32a S ) -9- (2-amino-2-oksoetil) - 21- (3-aminopropil) - 3,6,27-tribenzil-15- (4-hidroksibenzil )-24-izobutil- 18-izopropil-1,4,7,10,13,16,19,22,25,28-dekaoksodotriacontahidropirolo[1,2-a] [1,4,7,10,13,16 ,19,22,25,28] decaazasiklotriakontin-

12-il)propanamit
tanımlayıcılar
ÜNİİ
Özellikleri
C 66 H 87 N 13 O 13
Molar kütle 1270.47628
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
KontrolY doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒N
Bilgi kutusu referansları

Tirozidin , toprakta bulunan Bacillus brevis bakterisi tarafından üretilen siklik dekapeptitlerin bir karışımıdır . Tirozidin A–D veren 4 farklı amino asit dizisinden oluşabilir (Bkz. Şekil 1). Tirosidin, gramisidin de içeren tirotrisinin ana bileşenidir . Tirozidin, ticari olarak temin edilebilen ilk antibiyotikti, ancak insan kanına ve üreme hücrelerine karşı toksik olduğu bulundu. Konak B. brevis içindeki tirosidinin işlevinin sporülasyonun düzenlenmesi olduğu düşünülmektedir .

Şekil 1: a) Tirosidin A'nın amino asit dizisi. b) 4 tip tirosidin için dizi değişiklikleri.

Tirosidin A, B ve C, siklik dekapeptitlerdir. Tirosidin biyosentezi üç enzimi içerir. Dizisinin parçaları gramicidin S ile aynıdır.

Tarih

1939'da Amerikalı mikrobiyolog René Dubos , toprak mikrobu Bacillus brevis'i keşfetti . Mikrobun, pnömokok bakterisinin kapsülünü parçalayarak zararsız hale getirme yeteneğini gözlemledi . Toprak mikrobu B. brevis'ten , geniş bir bakteri yelpazesi için yüksek toksisiteye sahip olan tirotrisini izole etti . Tirotrisinin daha sonra gramisidin ve tirosidin peptitlerinin bir karışımı olduğu bulundu. Bunların insanlarda kırmızı kan hücrelerinde ve üreme hücrelerinde toksik etkileri olduğu gözlemlendi, ancak tirosidin merhem olarak harici olarak uygulandığında güçlü bir antimikrobiyal ajan olarak da kullanılabilir. Dubos'un keşfi, penisilin araştırmalarına olan ilgiyi canlandırdı .

Hareket mekanizması

Tirosidin, hücre zarı işlevini bozduğu benzersiz bir etki moduna sahiptir ve bu da onu mühendislik türevleri için uygun bir hedef haline getirir. Tirosidin, zarın lipid fazına nüfuz ederek bir mikropun iç zarının lipid çift tabakasını bozuyor gibi görünmektedir. Fosfolipid çift tabakası içinde tirosidinin kesin afinitesi ve yeri henüz bilinmemektedir.

biyosentez

Tyrocidin'in biyosentezi Gramicidin S'ye benzerdir ve ribozomal olmayan protein sentetazların (NRPS'ler) kullanılmasıyla elde edilir . Biyosentezi, 10 modül içeren 3 peptit sentetaz proteini, TycA, TycB ve TycC'den oluşan enzimatik bir düzenek yoluyla gerçekleşir. Farklı tirosidin analogları (A-D), farklı enzimler tarafından değil, belirli bölgelerde yapısal benzerliğe sahip farklı amino asitleri birleştirebilen bir enzim sistemi tarafından üretilir. Amino asit dizisi, herhangi bir RNA şablonu tarafından değil, enzimin organizasyonu tarafından belirlenir.

Şekil 2: Tirosidin operonu

Tirosidin sentetazları TycA, TycB ve TycC, tirosidin operonunda kodlanmıştır. Bu, üç sentetazı kodlayan üç genin yanı sıra üç ek açık okuma çerçevesini (ORF'ler) içerir. TycD, TycE ve TycF olarak etiketlenen bu ORF'ler, üç sentetaz geninin akış aşağısındadır (bakınız şekil 2). TycD & TycE , substratların bir zar boyunca taşınmasına yardımcı olan ATP bağlayıcı kaset (ABC) taşıyıcı ailesinin üyeleriyle en yüksek benzerliğe sahiptir . Tandem taşıyıcıların, üretici hücrede tirosidin salgılanması yoluyla direnç kazandırmada rol oynadığı öne sürülmüştür. TycF, bir tiyoesteraz (TE) olarak tanımlanmıştır ve peptit sentetazları kodlamak için kullanılan bakteriyel operonlardaki diğer TE'lere benzerdir. Bununla birlikte, bu TE'lerin kesin işlevi bilinmemektedir. Peptit sentetazların boyutu, gerçekleştirdikleri aktivasyon miktarına karşılık gelir. TycA en küçüğüdür ve bir modülden tek bir amino asidi aktive eder, TycB orta büyüklüktedir ve 3 modüllü 3 amino asidi aktive eder ve TycC en büyüğüdür ve 6 modüllü 6 amino asidi aktive eder (Bkz. Şekil 3).

Şekil 3: Tirozidin biyosentezi için Modüller ve Etki Alanları

Her modül, tek bir amino asidi peptit zincirine dahil etmek için gerekli tüm katalitik reaksiyonları gerçekleştirir. Bu, adenilasyon (A), peptitil taşıyıcı protein (PCP), kondenzasyon (C) ve amino asit pozisyonuna bağlı olarak bir epimerizasyon (E) için alt alanlar aracılığıyla gerçekleştirilir . Adenilasyon alt alanı, spesifik amino asidi aktive etmede kullanılır. Her modül, bir aminoasil adenilat enzim kompleksi ve pirofosfat vermek için bir ATP molekülü ile seçilen substrat amino asidinin bir molekülünü kullanır . Aktive edilmiş amino asit daha sonra AMP'nin sistemden atılmasıyla taşıyıcı proteinin enzime bağlı 4'- fosfopanteteine transfer edilebilir . Taşıyıcı protein, büyüyen peptit ve bunların monomer öncüllerinin yüklenmesi için 4'-fosfopantetein prostetik grubunu kullanır. Peptit zincirinin uzaması, yukarı akış PCP'nin bitişik bir aşağı akış PCP'ye bağlı monomer üzerinde yoğunlaştırılmasıyla sağlanır. Belirli alanlarda, D-konfigüre edilmiş amino asidi üretecek olan tirosidinde 1 ve 4 numaralı alanlarda görülen E alt alanı gibi modifikasyon alt alanları bulacaksınız. Son modülde, siklizasyon veya ürün salımı için bir katalizör olarak kullanılan TE alanı bulunur. Ürünün taşıyıcı proteinden salımı, dekapeptitin tiyol eterden serin tortusuna transfer edildiği TE'nin aktif bölgesi serininin açillenmesi yoluyla sağlanır. Deasilasyon daha sonra sırasıyla siklik veya lineer ürünü vermek için intramoleküler siklizasyon veya hidroliz yoluyla meydana gelebilir (Bkz. Şekil 4).

Şekil 4: Tiyoesteraz tarafından katalize edilen önerilen siklizasyon reaksiyonu

Tirozidin durumunda, dekapeptit omurgasının stabil bir konformasyon benimsemesine yardımcı olan 4 H-bağları nedeniyle halka kapanmasının oldukça elverişli olduğu gösterilmiştir (Bkz. şekil 5). Bu molekül içi siklizasyon, D- Phe1'in N-terminalini ve L -Leu10'un C-terminalini içeren baştan sona bir tarzda meydana gelir (Bkz. şekil 4).

Şekil 5: Siklizasyonun dengeleyici etkilerini gösteren hidrojen bağı

kemoenzimatik stratejiler

Bir peptit zincirinin makrosiklizasyonu için genel bir biyokimyasal çözüm yoktur. İzole tirosidin (Tyc) TE alanları, kimyasal olarak türetilmiş peptidil-tioester substratlarını siklize etmek için kullanılabilir ve yeni siklik bileşiklere güçlü bir yol sağlar. Bu makrosiklizasyonun gerçekleşmesi için, peptit zincirinin C-terminalinde bir N- asetilsisteamin (SNAC) ayrılan grubu ile aktive edilmesi gerekir . 10 tirosidin pozisyonu boyunca bir alanin taraması , yeterli siklizasyon için sadece D- Phe ve L- Orn'un gerekli olduğunu gösterir .

Tyc TE, bir polietilen glikol (PEG) amid reçinesine bağlı sentetik bir bağın kullanılması yoluyla substratın PCP'si ile TE alanı tarafından oluşturulan ortamı taklit ettiği biyomimetik olarak da kullanılabilir . İzole edilmiş TE ile istenen bir substrata bağlanan bu reçinenin kullanımı, substratın makrosiklizasyonunun yanı sıra reçinenin katalitik salınımına da izin verebilir (Bkz. şekil 6). Kullanımı , katı fazlı peptid sentezi (SPPS) peptit zincirine eklenmesi ile monomerlerin çeşitli bir dizi dahil edilmesini sağladı. Daha sonraki çalışmalar, peptit omurgasını post-sentetik olarak modifiye etmek için Tyc TE'nin yüksek toleransını kullandı. Bu ayrıca tirozin veya serin kalıntılarının glikosilasyonunun dahil edilmesine izin verdi. Bu yöntemlerin kullanımı, birçok umut verici yeni terapötik ajana yol açmıştır.

Şekil 6: Biyomimetik makrosil sentezi.

Referanslar

  1. ^ Pubchem: Tirozidin ve Tirotrisin. "PubChem Bileşik Sonucu" .
  2. ^ a b c Mootz HD, Marahiel MA (Kasım 1997). "Bacillus brevis'in tirosidin biyosentezi operonu: tam nükleotid dizisi ve fonksiyonel iç adenilasyon alanlarının biyokimyasal karakterizasyonu" . J. Bakteriyol . 179 (21): 6843–50. doi : 10.1128/jb.179.21.6843-6850.1997 . PMC  179617 . PMID  9352938 .
  3. ^ "Antibiyotikler". Columbia Elektronik Ansiklopedisi . 6. baskı. Columbia Üniversitesi Yayınları. 2007. s. çevrimiçi.
  4. ^ a b Qin C, Bu X, Wu X, Guo Z (2003). "Siklik dekapeptit antibiyotik tirosidin A'nın iskelesine dayalı moleküler çeşitlilik oluşturmak için kimyasal bir yaklaşım". J Comb Chem . 5 (4): 353–5. doi : 10.1021/cc0300255 . PMID  12857101 .
  5. ^ Prenner EJ, Lewis RN, McElhaney RN (Aralık 1999). "Antimikrobiyal peptit gramicidin S'nin lipid çift katmanlı modeli ve biyolojik membranlarla etkileşimi" . Biyokimya. Biyofiz. Acta . 1462 (1–2): 201–21. doi : 10.1016/S0005-2736(99)00207-2 . PMID  10590309 .
  6. ^ a b c d Kopp F, Marahiel MA (Ağustos 2007). "Poliketid ve ribozomal olmayan peptit biyosentezinde makrosiklizasyon stratejileri". Nat Prod Cum . 24 (4): 735–49. doi : 10.1039/b613652b . PMID  17653357 .
  7. ^ Roskoski R, Gevers W, Kleinkauf H, Lipmann F (Aralık 1970). "Bacillus brevis'ten (ATCC 8185) üç tamamlayıcı fraksiyonla tirosidin biyosentezi". Biyokimya . 9 (25): 4839-45. doi : 10.1021/bi00827a002 . PMID  4320358 .
  8. ^ a b c d Kohli RM, Walsh CT, Burkart MD (Ağustos 2002). "Siklik peptit antibiyotiklerin biyomimetik sentezi ve optimizasyonu". Doğa . 418 (6898): 658-61. Bibcode : 2002Natur.418..658K . doi : 10.1038/nature00907 . PMID  12167866 .
  9. ^ Trauger JW, Kohli RM, Mootz HD, Marahiel MA, Walsh CT (Eylül 2000). "Tirosidin sentetazın tiyoesteraz alanı tarafından katalize edilen peptit siklizasyonu". Doğa . 407 (6801): 215-8. Bibcode : 2000Natur.407..215T . doi : 10.1038/35025116 . PMID  11001063 .

Dış bağlantılar