Каждый бактериоцин имеет свой собственный специализированный иммунный белок.

Бактериоцины МКБ по химическому строению разделяются на несколько классов:

Класс I - лантибиотики, представляющие собой пептиды с модифицированными аминокислотами (лантионин, β-метиллантионин). К классу I принадлежат два типа лантибиотиков:

1. Тип А – линейные, гибкие пептиды, формирующие поры в бактериальной мембране, например, низины [ 28 ].

2. Тип В – жесткие, глобулярные, не несущие заряд или заряженные отрицательно. К лантибиотикам типа В принадлежат мерсацидин, актагардин и цинамицин [29, 30].

Класс II – пептиды, не содержащие модифицированных аминокислот, которые в свою очередь подразделяются на три основные группы:

1. Подкласс IIa - пептиды, имеющие специфическую консервативную N-концевую последовательность Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys, как правило, термостабильные, содержащие от 37 (у лейкоцина А и мезентерицина Y105) до 48 аминокислот (у карнобактериоцина В2 и энтероцина SE-K4), отличающиеся высокой активностью против патогенных бактерий рода Listeria, часто встречающихся в пищевом сырье [ 31].

2. Подкласс IIb - дипептидные бактериоцины, имеющие в лидерном пептиде двойной глициновый мотив (лактококцин G, плантарицин E/F, лактацин F, термофилин 13).

3. Подкласс IIс – циклические бактериоцины с ковалентно замкнутым С и N- концами [ 32].

Класс ΙΙΙ - крупные (с молекулярной массой более 30 кДа) нелантибиотики, термолабильные белки, такие как гельветицин J и лактацин B [33].

Класс IV -сложные бактериоцины, содержащие как белковые, так и липидные или углеводные компоненты. Сведения по этим бактериоцинам немногочисленны и разноречевы [34].

Один вид МКБ и даже штамм может образовывать бактериоцины разных классов. Например, Lactococcus lactis subsp. lactis является продуцентом таких лантибиотиков, как: низины A, B, C, L, Z, Q, F [35], лактицин 481 и дипептидный лантибиотик лактицин 3147 [36]. Из бактериоцинов второго класса лактококки образуют лактококцин 972 [37], лактицин QU 5 [ 38]. Недавно был обнаружен бактериоцин, имеющий циклическую структуру - лактоциклин Q, образуемый Lactococcus sp. QU 12 [39].

Как показало сравнительное изучение штаммов лактококков разного происхождения, проведенное на кафедре микробиологии МГУ, синтез бактериоцинов штаммоспецифичен [20 ]. Среди изученных штаммов были природные штаммы 194 и 119х, выделенные из коровьего молока Бурятии и московского региона, соответственно упоминанию в тексте, классический низинобразующий штамм МГУ, полученный в результате адаптивной селекции к низину,рекомбинантный штамм F-116, полученный методом слияния протопластов двух родственных штаммов 729 и 1605 (штамм 729 являлся природным штаммом, выделенным из молока, а штамм 1605 был его мутантом, полученным в результате индуцированного мутагенеза).

Бактериоцины, синтезируемые штаммами 119х и МГУ, по физико-химическим свойствам не отличались от низина (рис. 1), в то время как из гибридного штамма F-116 был выделен антибиотический комплекс, представляющий собой сложную смесь биологически активных компонентов, состоящих из трех отдельных фракций с разной хроматографической подвижностью, химической природой и биологическими свойствами (табл. 2). Основной фракцией антибиотического комплекса являлась пептидная фракция, активная в отношении только грамположительных бактерий, включая споровую кислотоустойчивую бактерию B. сoagulans, доминирующую при микробиальнойе порче консервов и пресервов. Эта фракция являлась полипептидом, распадающимся в кислой среде на две субъединицы с молекулярными массами 3353 и 3376 Да, которые по химической структуре и антибиотическому действию близки к низину. Из другой фракции получен хроматографически чистый фунгицидный компонент с молекулярной массой 506.9 Да, который на основании ИК-спектра был отнесен к группе алкилароматических кетонов, содержащих также гидроксильные группы (рис. 2, табл. 2). Третья фракция являлась минорной, биологическая активность ее была незначительной. Физико-химические и биологические свойства выделенных компонентов антибиотического комплекса, образуемого штаммом F-116, представлены в табл. 3. Анализ этих данных с помощью компьютерной базы данных биологически активных веществ программы BNPD [40] позволил заключить, что компоненты основной пептидной фракции (ЛГС-Н и ЛГС-Н¹) являются низинами, причем ЛГС-Н абсолютно идентичен низину А, два других компонента, включая фунгицидный, в литературе не описаны и являются новыми природными биологически активными соединениями [41].

Лантибиотики

Лантибиотики (лантионин-содержащие пептиды) – полициклические молекулы, образующиеся в результате посттрансляционных модификаций белков-предшественников и содержащие модифицированные аминокислоты [42]. В их молекулах имеются сульфгидрильные кольца и ненасыщенные аминокислоты. Как показано в таблице 3, лантибиотики, продуцируемые разными молочнокислыми бактериями, отличаются по количеству тиоэфирных связей в молекуле, уровень их молекулярной массы находится в интервале от 2764 до 4635 Dа [43].

Низин - наиболее изученный лантибиотик. Он эффективен против многих штаммов грамположительных бактерий, включая стафилококки, стрептококки, бациллы, клостридии и в меньшей степени микобактерии [44]. Низин при концентрации 0.3 мг/мл способен инактивировать прорастание спор бактерий, относящихся к родам Bacillus и Clostridium, в той же степени, что и термическая обработка [8]. Установлено, что низин взаимодействует с сульфгидрильными группами в мембране споры, тем самым препятствуя ее прорастанию [45, 46].

Дипептидные лантибиотики не выделены в отдельный класс бактериоцинов. Из них наиболее изучены плантарицин W, синтезируемый Lactobacillus plantarum, и лактицин 3147, продуцируемый Lactococcus lactis. Двухкомпонентный лантибиотик лактицин 3147 обладает относительно широким спектром действия. Он активен против метициллинустойчивых штаммов Staphylococcus aureus, устойчивых к ванкомицину штаммов Enterococcus faecalis, устойчивых к пенициллину Pneumococcus, а также Propionibacterium acnes, Streptococcus mutans и пищевых патогенов: Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus и Bacillus cereus [36]. Лактицин 3147 при концентрации 20000 МЕ/мл полностью подавлял популяцию патогенов численностью более 10⁴ клеток за 2 часа [47]. Оба пептида лактицина 3147, как и плантарицина W, обладают бактерицидной активностью. Но наибольшая активность наблюдается при совместном действии этих пептидов в отношении 1:1. Плантарицин W содержит немодифицированные остатки аминокислот цистеина и серина, что является единственным примером среди лантибиотиков. Некоторые авторы предлагают выделить эти два бактериоцина в отдельное семейство [48]. Способность синтезировать двухкомпонентные бактериоцины, например, саливарицин Р, имеется у многих генетически различных штаммов Lactobacillus salivarius, выделенных из кишечника человека. Лактобациллы L. salivarius включается в состав пробиотических препаратов, так как саливарицин Р способствует снижению количества патогенов семейства Enterobacteriaceae, не оказывая эффекта на общую численность лактобациллв кишечнике [ 49].