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Lantibióticos

Los lantibióticos son una clase de antibióticos peptídicos policíclicos que contienen los aminoácidos tioéter característicos lantionina o metil-lantionina, así como los aminoácidos insaturados deshidroalanina y ácido 2-aminoisobutírico . Pertenecen a los péptidos sintetizados ribosómicamente y modificados postraduccionalmente .

La lantionina está compuesta de dos residuos de alanina que están reticulados en sus átomos de carbono β mediante un enlace tioéter (monosulfuro).

Los lantibióticos son producidos por una gran cantidad de bacterias grampositivas , como Streptococcus y Streptomyces, para atacar a otras bacterias grampositivas y, como tales, se consideran un miembro de las bacteriocinas . Las bacteriocinas se clasifican según su grado de modificación postraduccional . Los lantibióticos son una clase de bacteriocinas modificadas más extensamente, también llamadas bacteriocinas de clase I. (Las bacteriocinas para las cuales los enlaces disulfuro son la única modificación del péptido son bacteriocinas de clase II ).

Los lantibióticos han sido bien estudiados debido al uso comercial de estas bacterias en la industria alimentaria para elaborar productos lácteos como el queso .

La nisina y la epidermina son miembros de una familia de lantibióticos que se unen al lípido II , un componente lipídico precursor de la pared celular de las bacterias diana y alteran la producción de la pared celular. La familia de lantibióticos de la duramicina se une a la fosfoetanolamina en las membranas de sus células diana y parece alterar varias funciones fisiológicas.

Historia

El nombre lantibióticos se introdujo en 1988 como abreviatura de "antibióticos peptídicos que contienen lantionina". [1] Las primeras estructuras de estos agentes antimicrobianos fueron producidas por el trabajo pionero de Gross y Morell a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, lo que marcó la introducción formal de los lantibióticos. Desde entonces, los lantibióticos como la nisina se han utilizado de manera auspiciosa para la conservación de alimentos y aún no han encontrado una resistencia bacteriana significativa . Estos atributos de los lantibióticos han llevado a una investigación más detallada sobre sus estructuras y vías biosintéticas .

Clasificación

Algunos contienen 2 péptidos, por ejemplo la haloduracina. [6]

Ejemplos

(La sublancina puede ser un glicopéptido ligado a S ). [8]

Biosíntesis

Se sintetizan con una secuencia polipeptídica líder que se elimina solo durante el transporte de la molécula fuera de la célula sintetizadora. Son sintetizados por los ribosomas , lo que los distingue de la mayoría de los antibióticos naturales. [9] Hay cuatro enzimas conocidas (lantipeptide sintetasas) responsables de producir anillos de lantionina. [10] [11]

Mecanismo de acción

Los lantibióticos muestran una especificidad sustancial para algunos componentes (por ejemplo, el lípido II ) de las membranas celulares bacterianas , especialmente de las bacterias grampositivas. Los lantibióticos de tipo A matan rápidamente mediante la formación de poros, los lantibióticos de tipo B inhiben la biosíntesis de peptidoglicano. [12] Son activos en concentraciones muy bajas. [13]

Solicitud

Conservación de alimentos

Los lantibióticos son producidos por bacterias grampositivas y muestran una fuerte acción antimicrobiana contra una amplia gama de otras bacterias grampositivas. [14] Como tal, se han convertido en candidatos atractivos para su uso en la conservación de alimentos (al inhibir los patógenos que causan el deterioro de los alimentos) y en la industria farmacéutica (para prevenir o combatir infecciones en humanos o animales). [14]

Antibiótico clínico

Un tipo conocido como lantibiótico B NVB302 entró en ensayos clínicos de fase 1 en 2011 para su uso contra Clostridioides difficile , [15] y reportó buenos resultados en 2012. [16]

Bases de datos

BACTIBASE es una base de datos de acceso abierto para bacteriocinas, incluidos los lantibióticos. [17] [18] LANTIBASE es un recurso específico para lantibióticos. [19]

Referencias

  1. ^ Chatterjee C, Paul M, Xie L, van der Donk WA (febrero de 2005). "Biosíntesis y modo de acción de los lantibióticos". Chem. Rev. 105 ( 2): 633–84. doi :10.1021/cr030105v. PMID  15700960.
  2. ^ ab Kellner R, Jung G, Hörner T, Zähner H, Schnell N, Entian KD, Götz F (octubre de 1988). "Gallidermina: un nuevo antibiótico polipéptido que contiene lantionina". euros. J. Bioquímica . 177 (1): 53–9. doi :10.1111/j.1432-1033.1988.tb14344.x. PMID  3181159.
  3. ^ ab Sass P, Jansen A, Szekat C, Sass V, Sahl HG, Bierbaum G (2008). "El lantibiótico mersacidina es un potente inductor de la respuesta al estrés de la pared celular de Staphylococcus aureus". BMC Microbiol . 8 : 186. doi : 10.1186/1471-2180-8-186 . PMC 2592248 . PMID  18947397. 
  4. ^ Brötz H, Bierbaum G, Markus A, Molitor E, Sahl HG (marzo de 1995). "Modo de acción del lantibiótico mersacidina: inhibición de la biosíntesis de peptidoglicano a través de un nuevo mecanismo". Antimicrob. Agents Chemother . 39 (3): 714–9. doi :10.1128/AAC.39.3.714. PMC 162610. PMID  7793878 . 
  5. ^ ab Makino A, Baba T, Fujimoto K, Iwamoto K, Yano Y, Terada N, Ohno S, Sato SB, Ohta A, Umeda M, Matsuzaki K, Kobayashi T (enero de 2003). "La cinamicina (Ro 09-0198) promueve la unión celular y la toxicidad al inducir el movimiento lipídico transbicapa". J. Biol. química . 278 (5): 3204–9. doi : 10.1074/jbc.M210347200 . PMID  12446685.
  6. ^ Cooper LE, McClerren AL, Chary A, van der Donk WA (octubre de 2008). "Estudios de la relación estructura-actividad del lantibiótico de dos componentes haloduracina". Chem. Biol . 15 (10): 1035–45. doi :10.1016/j.chembiol.2008.07.020. PMC 2633096. PMID  18940665 . 
  7. ^ Stein T (mayo de 2005). "Antibióticos de Bacillus subtilis: estructuras, síntesis y funciones específicas". Mol. Microbiol . 56 (4): 845–57. doi : 10.1111/j.1365-2958.2005.04587.x . PMID:  15853875. S2CID  : 20144405.
  8. ^ Oman TJ, Boettcher JM, Wang H, Okalibe XN, van der Donk WA (febrero de 2011). "La sublancina no es un lantibiótico sino un glucopéptido ligado a S". Nat. Chem. Biol . 7 (2): 78–80. doi :10.1038/nchembio.509. PMC 3060661. PMID  21196935 . 
  9. ^ Siegers K, Heinzmann S, Entian KD (mayo de 1996). "Biosíntesis de la nisina lantibiótica. La modificación postraduccional de su prepéptido ocurre en un complejo multimérico de lantionina sintetasa asociada a la membrana". J. Biol. Chem . 271 (21): 12294–301. doi : 10.1074/jbc.271.21.12294 . PMID  8647829.
  10. ^ Goto, Y; Li, B; Claesen, J; Shi, Y; Bibb, MJ; van der Donk, WA (2010). "El descubrimiento de sintetasas de lantionina únicas revela nuevos conocimientos mecanísticos y evolutivos". PLOS Biology . 8 (3): e1000339. doi : 10.1371/journal.pbio.1000339 . PMC 2843593 . PMID  20351769. 
  11. ^ Zhang, Q; Yu, Y; Vélasquez, JE; van der Donk, WA (2012). "Evolución de las sintetasas de lanthipeptide". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 109 (45): 18361–6. Bibcode :2012PNAS..10918361Z. doi : 10.1073/pnas.1210393109 . PMC 3494888 . PMID  23071302. 
  12. ^ Brötz H, Sahl HG (2000). "Nuevos conocimientos sobre el mecanismo de acción de los lantibióticos: diversos efectos biológicos al unirse al mismo objetivo molecular". Journal of Antimicrobial Chemotherapy . 46 (1): 1–6. doi : 10.1093/jac/46.1.1 . PMID  10882681.
  13. ^ Cotter, Hill, Ross (2005). "Lantibióticos bacterianos: estrategias para mejorar el potencial terapéutico" (PDF) . Current Protein & Peptide Science . 6 (1): 61–75. doi :10.2174/1389203053027584. PMID  15638769. Archivado desde el original (PDF) el 28 de septiembre de 2007. Consultado el 1 de junio de 2007 .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  14. ^ ab van Kraaij C, de Vos WM, Siezen RJ, Kuipers OP (octubre de 1999). "Lantibióticos: biosíntesis, modo de acción y aplicaciones". Representante Nacional de Producción . 16 (5): 575–87. CiteSeerX 10.1.1.546.6212 . doi :10.1039/a804531c. PMID  10584332. 
  15. ^ "Un nuevo compuesto antibiótico entra en la fase I de ensayos clínicos". Nota de prensa . Wellcome Trust. 2011-11-03.
  16. ^ Parker S (6 de agosto de 2012). "Novacta Biosystems Limited completa el estudio de fase I de NVB302 contra la infección por C. difficile en voluntarios sanos". Nota de prensa . Celtic Pharma Holding. Archivado desde el original el 1 de septiembre de 2013 . Consultado el 23 de marzo de 2013 .
  17. ^ Hammami R, Zouhir A, Ben Hamida J, Fliss I (2007). "BACTIBASE: una nueva base de datos accesible desde la web para la caracterización de bacteriocinas". BMC Microbiology . 7 : 89. doi : 10.1186/1471-2180-7-89 . PMC 2211298 . PMID  17941971. 
  18. ^ Hammami R, Zouhir A, Le Lay C, Ben Hamida J, Fliss I (2010). "Segunda versión de BACTIBASE: una base de datos y una plataforma de herramientas para la caracterización de bacteriocinas". BMC Microbiology . 10 : 22. doi : 10.1186/1471-2180-10-22 . PMC 2824694 . PMID  20105292. 
  19. ^ "DBT Centre for Bioinformatics Presidency University, Kolkata". Archivado desde el original el 15 de agosto de 2013. Consultado el 25 de julio de 2013 .

Lectura adicional

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