Wprowadzenie do gramicydyny S
Gramicydyna S to naturalny związek chemiczny, który klasyfikuje się jako cykliczny oligopeptyd w grupie depsypeptydów. Jako antybiotyk jonoforowy, gramicydyna S jest produkowana przez bakterie Gram-dodatnie, a konkretnie przez Bacillus brevis. Odkrycie tego związku miało miejsce w czasie badań nad mikroorganizmami, które wykazały jego silne właściwości przeciwdrobnoustrojowe. W niniejszym artykule przyjrzymy się historii odkrycia gramicydyny S, jej strukturze, mechanizmowi działania oraz zastosowaniom w medycynie.
Historia odkrycia gramicydyny S
Odkrycie gramicydyny S miało charakter przypadkowy, przypominający inne przełomowe momenty w historii medycyny, takie jak odkrycie penicyliny przez Alexandra Fleminga. W 1942 roku rosyjski biolog Gieorgij Gause oraz jego żona Maria G. Brazhnikova prowadzili badania nad szczepami Bacillus brevis. Podczas eksperymentów zauważyli, że po zmieszaniu tych bakterii z gronkowcami złocistymi (Staphylococcus aureus) zachodzi zahamowanie wzrostu ostatnich. Okazało się, że substancje hamujące wzrost gronkowców były metabolitami B. brevis.
Gause i Brazhnikova wyizolowali tę substancję i nadali jej nazwę gramicydyna S, co w tłumaczeniu oznacza „gramicydyna radziecka”. Odkrycie to szybko zyskało uznanie w środowisku naukowym i stało się podstawą dalszych badań nad tym antybiotykiem oraz jego właściwościami.
Struktura cząsteczki gramicydyny S
Struktura chemiczna gramicydyny S została szybko określona, co pozwoliło na dalsze analizy tego związku. Jest to cykliczny oligopeptyd składający się z dwóch powtarzających się fragmentów połączonych ze sobą w sposób „głowa do ogona”. Każdy fragment składa się z pięciu aminokwasów: L-proliny, L-waliny, L-ornityny, L-leucyny oraz rzadko spotykanego izomeru D-fenyloalaniny. Wzór chemiczny można zapisać jako cyklo(-Val-Orn-Leu-D-Phe-Pro-)2.
Sama pierwszorzędowa struktura nie dostarczała jednak pełnych informacji o budowie cząsteczki. Kluczowe było poznanie struktur trzecio- i czwartorzędowych oraz rozpoznanie obecnych wiązań wodorowych. W 1957 roku Hodgkin i Oughton przedstawili najprawdopodobniejszą konformację gramicydyny S, sugerując, że składa się ona z dwóch harmonijek β połączonych resztami proliny i stabilizowanych przez cztery wewnątrzcząsteczkowe wiązania wodorowe. Badania krystalograficzne potwierdziły te teorie, ujawniając szczegóły dotyczące stabilności strukturalnej tego antybiotyku.
Warto również wspomnieć, że gramicydyna S ma charakter zasadowy głównie ze względu na obecność wolnych grup aminowych ornityny. Z tego powodu w medycynie często stosuje się ją w postaci chlorowodorków, które są bardziej stabilne chemicznie.
Kompleksy z gramicydyną S
Jednym z interesujących aspektów gramicydyny S jest jej zdolność do tworzenia kompleksów z różnymi kationami metali. Pierwszym kompleksem o określonej strukturze krystalograficznej był kompleks z mocznikiem, który został scharakteryzowany w 1978 roku. Gramicydyna S potrafi tworzyć kompleksy z niemal wszystkimi kationami litowców od litu do cezu. Kation metalu jest koordynowany przez atomy tlenu grup karbonyl
Artykuł sporządzony na podstawie: Wikipedia (PL).