Итурин: описание, свойства, применение.
Итурин - циклический липопептидный антибиотик, продуцируемый некоторыми штаммами бактерий Bacillus subtilis. Он относится к семейству соединений, известных как биосурфактанты благодаря своим поверхностно-активным свойствам. Вот подробный обзор его свойств:
1. Химическая структура:
- Итурин представляет собой циклический гептапептид, связанный с цепью β-аминокислот жирных кислот.
- Пептидная часть состоит из семи аминокислот: двух D-аминокислот (Asn2 и Tyr3) и пяти L-аминокислот (Asn1, Gln4, Pro5, Ser6 и Asn7).
- Длина цепочки жирных кислот может варьироваться от 14 до 17 атомов углерода.
2. Физические свойства:
- Амфифильная природа: содержит как гидрофильные (пептидное кольцо), так и гидрофобные (цепь жирной кислоты) части.
- Низкий молекулярный вес: обычно около 1,000-1,100 г/моль.
- Растворимость: растворим в полярных растворителях, таких как вода и метанол.
3. Антимикробная активность:
- Сильные противогрибковые свойства: эффективны против широкого спектра грибов, включая многие патогены растений.
- Ограниченная антибактериальная активность: более эффективна против грибов, чем бактерий.
- Механизм действия: разрушает клеточную мембрану организмов-мишеней, что приводит к лизису клеток.
4. Свойства поверхностно-активного вещества:
- Уменьшает поверхностное натяжение воды.
- Образует стабильные эмульсии с углеводородами.
- Критическая концентрация мицелл (КМЦ) является относительно низкой, что указывает на высокую эффективность в качестве поверхностно-активного вещества.
5. Стабильность:
- Термостабильный: сохраняет активность даже после автоклавирования (121°C в течение 20 минут).
- pH стабильный: Активный в широком диапазоне pH (2-12).
- Устойчив к протеолитическим ферментам.
6. Биосинтез:
- Продуцируется не рибосомно большими мультиферментными комплексами, называемыми не рибосомными пептидными синтетазами (NRPS).
- Биосинтез обычно запускается во время стационарной фазы роста бактерий.
7. Факторы окружающей среды, влияющие на производство:
- Источник углерода: глюкоза часто является предпочтительным.
- Источник азота: сложные органические источники, такие как дрожжевой экстракт, увеличивают производство.
- Температура: оптимальное производство часто происходит между 25-30°C.
- Кислород: аэробные условия необходимы для производства.
8. Применение:
- Биоконтрольный агент в сельском хозяйстве: используется для борьбы с патогенными грибами растений.
- Потенциальные фармацевтические применения: сообщалось о противоопухолевых и противовирусных свойствах.
- Консервация пищевых продуктов: натуральный консервант против грибкового загрязнения.
- Экологическая реабилитация: потенциальное использование для биологической реабилитации участков, загрязненных углеводородами.
9. Изоформы:
Существует несколько изоформ (например, итурин А, итурин С, итурин D, итурин Е), незначительно различающихся по аминокислотному составу или длине цепи жирной кислоты.
10. Синергетические эффекты:
- Часто совместно продуцируется с другими липопептидами, такими как сурфактин и фенгицин, проявляя синергетический антимикробный эффект.
11. Токсичность:
- Имеет низкую токсичность для млекопитающих, что делает его пригодным для различных применений.
12. Производство и добыча:
- Может быть получен путем ферментации видов Bacillus.
Экстракция обычно включает органические растворители или кислотное осаждение с последующими различными стадиями очистки.
13. Обнаружение и количественная оценка:
- Может быть обнаружен и количественно оценен с использованием таких методов, как ВЭЖХ, масс-спектрометрия и биоанализ.
14. Генетическая регуляция:
- Производство контролируется сложными регулирующими сетями, включающими определение кворума и глобальные регуляторы, такие как DegU и ComA.
Понимание этих свойств имеет решающее значение для оптимизации производства итурина и развития его различных применений в сельском хозяйстве, медицине и науке об окружающей среде. Исследования продолжают изучать новые потенциальные применения и способы повышения его производства и эффективности.
1. Химическая структура:
- Итурин представляет собой циклический гептапептид, связанный с цепью β-аминокислот жирных кислот.
- Пептидная часть состоит из семи аминокислот: двух D-аминокислот (Asn2 и Tyr3) и пяти L-аминокислот (Asn1, Gln4, Pro5, Ser6 и Asn7).
- Длина цепочки жирных кислот может варьироваться от 14 до 17 атомов углерода.
2. Физические свойства:
- Амфифильная природа: содержит как гидрофильные (пептидное кольцо), так и гидрофобные (цепь жирной кислоты) части.
- Низкий молекулярный вес: обычно около 1,000-1,100 г/моль.
- Растворимость: растворим в полярных растворителях, таких как вода и метанол.
3. Антимикробная активность:
- Сильные противогрибковые свойства: эффективны против широкого спектра грибов, включая многие патогены растений.
- Ограниченная антибактериальная активность: более эффективна против грибов, чем бактерий.
- Механизм действия: разрушает клеточную мембрану организмов-мишеней, что приводит к лизису клеток.
4. Свойства поверхностно-активного вещества:
- Уменьшает поверхностное натяжение воды.
- Образует стабильные эмульсии с углеводородами.
- Критическая концентрация мицелл (КМЦ) является относительно низкой, что указывает на высокую эффективность в качестве поверхностно-активного вещества.
5. Стабильность:
- Термостабильный: сохраняет активность даже после автоклавирования (121°C в течение 20 минут).
- pH стабильный: Активный в широком диапазоне pH (2-12).
- Устойчив к протеолитическим ферментам.
6. Биосинтез:
- Продуцируется не рибосомно большими мультиферментными комплексами, называемыми не рибосомными пептидными синтетазами (NRPS).
- Биосинтез обычно запускается во время стационарной фазы роста бактерий.
7. Факторы окружающей среды, влияющие на производство:
- Источник углерода: глюкоза часто является предпочтительным.
- Источник азота: сложные органические источники, такие как дрожжевой экстракт, увеличивают производство.
- Температура: оптимальное производство часто происходит между 25-30°C.
- Кислород: аэробные условия необходимы для производства.
8. Применение:
- Биоконтрольный агент в сельском хозяйстве: используется для борьбы с патогенными грибами растений.
- Потенциальные фармацевтические применения: сообщалось о противоопухолевых и противовирусных свойствах.
- Консервация пищевых продуктов: натуральный консервант против грибкового загрязнения.
- Экологическая реабилитация: потенциальное использование для биологической реабилитации участков, загрязненных углеводородами.
9. Изоформы:
Существует несколько изоформ (например, итурин А, итурин С, итурин D, итурин Е), незначительно различающихся по аминокислотному составу или длине цепи жирной кислоты.
10. Синергетические эффекты:
- Часто совместно продуцируется с другими липопептидами, такими как сурфактин и фенгицин, проявляя синергетический антимикробный эффект.
11. Токсичность:
- Имеет низкую токсичность для млекопитающих, что делает его пригодным для различных применений.
12. Производство и добыча:
- Может быть получен путем ферментации видов Bacillus.
Экстракция обычно включает органические растворители или кислотное осаждение с последующими различными стадиями очистки.
13. Обнаружение и количественная оценка:
- Может быть обнаружен и количественно оценен с использованием таких методов, как ВЭЖХ, масс-спектрометрия и биоанализ.
14. Генетическая регуляция:
- Производство контролируется сложными регулирующими сетями, включающими определение кворума и глобальные регуляторы, такие как DegU и ComA.
Понимание этих свойств имеет решающее значение для оптимизации производства итурина и развития его различных применений в сельском хозяйстве, медицине и науке об окружающей среде. Исследования продолжают изучать новые потенциальные применения и способы повышения его производства и эффективности.