Механизм действия бактериоцинов II класса

Предполагаемой молекулой-рецептором для бактериоцинов IIa подкласса является переносчик маннозы EII_t^Man [108 ]. Белок EII_t^Man принадлежит к фосфотрансферазной системе (ФТС) и кодируется mpt опероном. ФТС отвечает за транспорт и фосфорилирование сахара внутри клетки как у грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. ФТС-пермеаза маннозного семейства состоит из четырех доменов IIA, IIB, IIC, и IID. Цитоплазматические домены IIA и IIB участвуют в фосфорилировании, а мембранные IIC и IID – в транспорте. Субъединицы IIC и IID, находящиеся в мембране, являются мишенями для бактериоцинов второго класса [ 31]. N-конец бактериоцина отвечает за связывание с мембраной клеток-мишеней посредством электростатических взаимодействий, тогда как триптофансодержащий участок С-конца - за проникновение бактериоцина в мембрану [109]. Для лактококцина А, продуцируемого L. lactis subsp. lactis, доказано, что присутствие мембранных компонентов IIC и IID достаточно для проявления чувствительности [107]. Предполагаемая модель действия лактококцина А и механизм защиты от него показан на рисунке 6.

Согласно этой схеме бактериоцин взаимодействует с IIC и IID компонентами ман-ФТС как с рецептором клеточной поверхности (рис. 6, А; положение 1 и 2). После связывания бактериоцин усиливает проницаемость мембраны (состояние 3), что и приводит к клеточной гибели. Вероятно, пора в мембране образуется за счет олигомеризации молекул бактериоцина, либо за счет разрушения маннозо-ФТС комплекса.

В иммунных клетках, не продуцирующих бактериоцин, иммунный белок не связан с маннозо-ФТС (рис.6, В; положение 1'). В клетках, продуцирующих бактериоцин, иммунные белки прочно связаны с рецепторными белками (IIC и IID) для защиты их от гибели [107]. Эта модель возможна также для лактококцина В и некоторых педиоцин–подобных бактериоцинов.

Механизм действия лактококцина Q отличается от действия бактериоцинов IIa подкласса. Для проявления его действия не нужно присутствие молекулы рецептора на плазматической мембране. Предполагается, что лактококцин Q электростатически связывается с отрицательно заряженной мембраной бактериальной клетки, после чего встраивается в нее, образуя поры [110].

Дипептидные бактериоцины IIb класса усиливают проницаемость клеточной мембраны для ионов за счет образования пор, в которые включаются оба пептида [111, 112]. Причем, каждый бактериоцин образуют поры, проницаемые только для определенного типа ионов. Так, лактококцин G усиливает проницаемость для многих моновалентных катионов и холина за исключением H⁺, а плантарицины E/F и J/K делают мембрану проницаемой для всех моновалентных катионов, включая и H⁺ [113].

В связи с тем, что бактериоцины МКБ, относящиеся ко II классу, обладают высокой антибиотической активностью в отношении патогенов Listeria innocua и L. monocytogenes, развивающихся в продуктах питания и пищевом сырье в процессе длительного хранения, они перспективны для применения в качестве биоконсервантов [114]. Среди таких бактериоцинов известны курвацин А [81], диверцин V41 [82], лактокцин MMFII [84], лейкоцин А [85], плантарицин 423 [87], педиоцины PA-1 и AcH [114, 115], сакацины Р и G [75, 90].

Заключение

В настоящее время резко возрос интерес исследователей к МКБ, которые вследствие своей безопасности, высокой ферментативной и антимикробной активности являются объектом фундаментальных исследований по созданию новых активных пробиотиков и разнообразных антимикробных препаратов с консервирующим эффектом.

МКБ являются продуцентами широкого круга антимикробных метаболитов, относящихся к разным классам химических веществ. Наиболее хорошо изучена группа бактериоцинов, так как бактериоцины вследствие их нетоксичности наиболее перспективны в качестве кандидатов для развития нового поколения антибиотических препаратов с пробиотическими свойствами [27, 117, 118]. В связи с тем, что МКБ имеют «GRAS» статус, их бактериоцины востребованы промышленностью как безопасные и специфичные биоконсерванты [ 119, 120]. Многие бактериоцины этой группы бактерий успешно зарекомендовали себя в качестве биоконсервантов для мясных продуктов, рыбы, кисломолочных продуктов, овощей и фруктов [121, 122]. Основные направления более эффективного использования бактериоцинов с целью увеличения сроков годности пищевых продуктов заключаются в использовании их смесей, включения бактериоцинов в упаковочные материалы, сочетание их с другими консервантами. Эффективность бактериоцинов определяется активностью их продуцентов. Для этого проводят скрининг природных высокопродуктивных штаммов из различных субстратов, используют различные генетические методы, включая методы клеточной инженерии [18, 20, 123-127].

С другой стороны, возможно применение бактериоцинов в медицине в качестве альтернативных антибиотиков [128, 129].

Между разными классами бактериоцинов имеются существенные отличия в строении молекулы, а, следовательно, и в их стабильности, механизме и спектре антимикробного действия. В частности, лантибиотики характеризуются сложным процессом посттрансляционных превращений, которые приводят к формированию лантиониновых мостиков в молекуле, что и обусловливает стабильность пептида во внешней среде и более широкий спектр действия.

Особую научную и практическую ценность представляют фунгицидные соединения, образуемые МКБ. Это разнородная группа веществ на данный момент изучена недостаточно. Многие авторы отмечают возможность использования штаммов МКБ для продления сроков хранения фруктов и овощей, наиболее подверженных порче микроскопическими грибами [12, 13, 23]. Учитывая, что потребность пищевой промышленности, медицины и сельского хозяйства в фунгицидных препаратах растет с каждым годом, а используемые в настоящее время фунгициды (химические препараты) обладают токсичностью для человека и животных, к тому же они накапливаются в почве и воде, поиск новых фунгицидных веществ среди непатогенных форм микроорганизмов является актуальной проблемой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ