Laktocillin
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
IUPAC namn
N -({2'-[(26Z ) -26-etyliden-19,29-bis(1-hydroxietyl)-12-{[(lH- indol -3-ylkarbonyl)sulfanyl]metyl}-14,21 ,28,31-tetraoxo-10,17,24,34-tetratia-6,13,20,27,30,35,36,37,38-nonaazahexacyklo[30.2.1.18,11.1 15,18.122,25.02,7] oktatriakonta-1(35),2,4,6,8,11(38),18(37),22,25(36),32-dekaen-5-yl]-2,4'-bi-1, 3-tiazol-4-yl}karbonyl)alanin
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C51H45N13O10S 7 _ _ _ _ _ _ _ _ | |
| Molar massa | 1 224,42 g ·mol -1 |
| Densitet | 1,8 g/cm 3 |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Laktocillin är ett tiopeptidantibiotikum som kodas för och produceras av biosyntetiska gener i bakterien Lactobacillus gasseri . Lactocillin upptäcktes och renades 2014. Lactobacillus gasseri är en av de fyra Lactobacillus- bakterier som befunnits vara vanligast i den mänskliga vaginalmikrobiomet. På grund av ökande nivåer av patogen resistens mot kända antibiotika, blir nya antibiotika alltmer värdefulla. Laktocillin kan fungera som ett nytt antibiotikum som kan hjälpa människor att bekämpa infektioner som är resistenta mot många andra antibiotika.
Biosyntetiska genkluster
Laktocillin produceras av ett biosyntetiskt genkluster , som är en grupp gener i bakterier som samverkar för att göra en sekundär metabolit . Sekundära metaboliter är molekyler med många olika kemiska strukturer och funktioner, och i detta fall fungerar laktocillin som ett antibiotikum .
Biosyntetiska genkluster liknar operoner i bakterier genom att de båda kodar för proteiner som fungerar tillsammans i en gemensam process. Biosyntetiska genkluster kodar dock alltid för en känd sekundär metabolit, medan operoner är en allmän grupp av gener under en promotor. Operoner kan koda för en specifik molekyl, liknande BGC, eller andra saker som associerade proteiner som arbetar tillsammans i en gemensam funktion, som lac-operon som kodar för proteinerna som är involverade i att bryta ner laktos.
Laktocillin tillverkas av biosyntetisk genkluster 66 ( bgc66) som finns på en plasmid i Lactobacillus gasseri. bgc66 har många olika gener som kodar för proteinerna som visas i tabellen nedan och utför den indikerade funktionen som är involverad i syntesen av laktocillin.
| Protein | Fungera |
| YcaO | Hjälper till bildning av heterocykler, eftersom vi ser fem cysteinhärledda heterocykler i laktocillin. |
| cyklodehydratas | Hjälper till bildning av heterocykler, eftersom vi ser fem cysteinhärledda heterocykler i laktocillin. |
| Lantibiotika DH (2 olika gener av denna typ) | Gör dehydrobutyrinrester, som man ser i laktocillin. |
| TclM | Hjälper till vid produktionen av tritiazoylpyridinkärnan av laktocillin. |
| Andra post-translationsmodifieringsenzymer | Hjälp att fortsätta att justera strukturen av laktocillin efter translation. |
| Regulatoriska proteiner | Reglera transkription av BGC. |
Tiopeptider
Antibiotika är kemikalier som används för att hämma eller döda mikrober och finns i många olika kemiska klasser. Tiopeptider är en ganska ny kemisk klass av antibiotika, kännetecknad av en central sexledad ring med ett kväve i ringen. Vissa tiopeptider skapas av bakterier som finns på andra ovanliga platser som marint liv och mark, men laktocillin tillverkas av bakterier som finns i mänskliga vaginala och orala mikrobiomer.
Tiopeptider fungerar bra mot grampositiva bakterier men inte gramnegativa bakterier. Tiopeptider har till och med visat sig vara potentiellt effektiva för att bekämpa MRSA . Tiopeptider ses ha potentiellt många funktioner såsom "anticancer, antiplasmodiell, immunsuppressiv, reninhämmande, RNA-polymerashämmande och antifungala aktiviteter".
Tiopeptider fungerar som antibiotika genom att blockera ribosomala proteinsyntes. Detta är ett exempel på post-transkriptionell reglering, eftersom tiopeptiderna inte påverkar transkriptionen av proteinerna men förhindrar translation.
Laktocillin skiljer sig från tiocillin (en väl studerad tiopeptid) på tre viktiga sätt. Laktocillin 1) har en fri karboxylsyra vid C-terminalen, 2) genomgår inte några modifieringar efter translation som kräver syre, och 3) har en indolyl- S -cysteinrest i position 8. Dessa skillnader tyder på att denna tiopeptid kan fungerar annorlunda än de andra, men mer forskning måste göras för att avgöra om detta är korrekt.
Strukturera
har en empirisk formel av C51H45N13O10S7 och har en bild som visas ovan, bestämd med användning av NMR- och UV - Vis - absorbansprofiler . Strukturen av detta protein matchar inte perfekt sekvensen av bcg66. Detta illustrerar att det måste finnas någon form av post-translationell modifiering.
Plasmidinnehållande och horisontell genöverföring
Horisontell genöverföring (HGT) är den mekanism genom vilken bakterier kan dela gener, förutom från förälder till avkomma i reproduktion. Bakterier kan lägga till gener till deras genom som kan förbättra deras kondition genom att ta in genetiskt material från andra bakterier, miljön eller bakteriofager genom HGT.
bgc66 är lokaliserat på en plasmid tillsammans med andra underhålls-, regulatoriska, överförings- och transposassekvenser. Närvaron av dessa överföringssekvenser visar oss att denna plasmid kan delta i HGT vilket leder till att andra bakterier kan producera laktocillin. Transposassekvenserna klippa ut och infoga vissa gener genom användning av transposasproteiner. Om laktocillin studeras vidare och bestäms ha önskvärda egenskaper, skulle det faktum att BGC för laktocillins produktion ligger på en överförbar plasmid göra det lättare för kemiska företag att massproducera det.
Funktion i människokroppen
Laktocillin anses vara mycket funktionellt för att döda vissa patogener. Den lägsta hämmande koncentrationen (MIC) av ett antibiotikum är den lägsta koncentrationen av ett antibiotikum som behövs för att hämma tillväxten av en bakterie. MIC beräknades för många olika bakterier som vanligtvis infekterar mänskliga vagina. Detta tillvägagångssätt är vettigt, eftersom en icke-patogen bakterie som finns i den vaginala mikrobiotan kan ge värden en fördel, såsom resistens mot potentiella patogener som vanligtvis infekterar det området av kroppen, eftersom värdens överlevnad är avgörande för bakteriernas överlevnad.
Tillväxt observerades vid flera olika koncentrationer för att erhålla MIC för laktocillin för olika patogener. Laktocillin visade sig vara mest effektivt för att förhindra tillväxt av Staphylococcus aureus , Corynebacterium aurimucosum och Streptococcus sobrinus , men var också effektivt för att hämma tillväxt vid högre koncentrationer för andra bakteriella patogener. Dessa väl hämmade bakterier orsakar Staph-infektioner , urinvägsinfektioner och håligheter. Detta tyder på att laktocillin potentiellt kan användas som ett vanligt antimikrobiellt medel i framtiden.
Laktocillin sågs inte förhindra tillväxt av andra bakterier som är kända för att vara vanliga och fördelaktiga för vaginalmikrobiomet. Detta är vettigt, eftersom att döda dessa bakterier skulle vara skadligt för en människas hälsa och, följaktligen, även skadligt för bakteriernas chans att överleva.
Andra Lactobacillus -bakterier har setts också användas som probiotika . Lactobacillus gasseri skulle potentiellt kunna fungera på samma sätt som dessa andra Lactobacillus- bakterier och användas som ett probiotikum, vilket hjälper till med den allmänna hälsan som immunitet, kolesterolnivåer och hudhälsa.