ANTIBACTERIAL MICROCINES, CLASS II (LITERATURE REVIEW)

Full Text

Введение. Повсеместное распространение патогенных бактерий, сочетающих высокую вирулентность с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) к известным антибактериальным препаратам (АБП) - одна из требующих решения проблем нашего времени. Её актуальность хорошо иллюстрирует пример стремительного распространения единственного клона Escherichia coli (sequence type ST131), вызывающего эшерихиозную инфекцию. Остановить распространение этого патогена, уничтожить его в организме больного исключительно трудно и далеко не всегда возможно [1]. E. coli ST131 широко распространился как в развивающихся, так и в развитых странах [2].

Это показывает, насколько важно проводить поиск новых АБП, совершенствовать методы при лечении инфекционных болезней. Согласно данным ВОЗ, наибольшие трудности возникают при лечении болезней, возбудителями которых являются грамотрицательные бактерии [3]. Интерес к антимикробным веществам, способным преодолеть агрессию микроорганизмов в сочетании с минимальным проявлением побочных эффектов, существует постоянно.

Микроцины: определение, классификация, характеристика. Среди выявленного множества веществ, обладающих антимикробным действием, следует выделить пептиды. Некоторые пептиды, называемые «микроцинами» [4] и ставшие самостоятельной группой в составе бактериоцинов, синтезируются вне рибосом с участием специальных ферментов. Другие пептиды, так же как белки, синтезируются на рибосомах.

Большинство рибосомных пептидов (РП), контролируемых генами, подвергаются модификациям после трансляции. Эти модификации столь разнообразны, что на их основе построена классификация РП. В 2013 г. 65 авторитетных специалистов в совместной статье сообщили о разделении РП на 19 подгрупп или молекулярных семейств (Lanthipeptides, Linaridins, Proteusins и др.) [4].

Рассмотрим вторую категорию пептидов, тех, за которыми закрепилось название «микроцины» (рис. 1, табл. 1).

 

Рис. 1. Классификация микроцинов в соответствии с современными представлениями о пептидах рибосомного происхождения, обладающих противомикробной активностью [4]

Таблица 1.

Характеристика микроцинов и их генетического контроля

Положение по классификации	Микроцин, его ген, мол. масса, величина микроцина*	Подтверждение аминокислотной последовательности, наличие модификаций	Гены иммунитета	Система выведения из продуцента, гены контроля
Класс IIa	L, mclC. 8,88 kDa, 90*	модификаций не обнаружено	mcl	T1SS, TolC mclAB,
	V, синоним colicin V, cvaC, 8,733 kDa, 88*	модификаций не обнаружено	cvi	T1SS, cvaAB
	PDI, mcp M, 9,96 kDa, 103*	изучается	mcp	T1SS, mcpBD
	S, mcs S, 11,67 kDa, 120*	изучается	mcs	T1SS. mcsAB
	N, синоним microcin 24, mcn N, сино- ним mtf S, 7,295 kDa, 74*	изучается	mcn, синоним mtf	T1SS, mcnAB, синоним mtfAB
Класс IIb	E492, mceA, 7,886 kDa, 84*	имеются, продуцируется смесь модифицированных и немодифицированных молекул	mcb	T1SS, mceFGH
	H47, mchAB, 7,865 kDa, 60*	модификации имеются	mch	T1SS, mceEF
	I47, mch S2, 6,276 kDa, 62*	модификации имеются	mch S3	T1SS, mchEF
	M, синоним colicin X, mcmA, 7,283 kDa, 77*	модификации имеются	mcm l	T1SS, mchEF

Примечание. * - Количество аминокислот после удаления лидерного пептида

В этой классификации микроцины представлены как отдельное молекулярное семейство. Как указывают авторы, к микроцинам относят группу весьма разнородных веществ. Если последовательно придерживаться принципа классфикации РП на основе их химического строения, то, например, микроцин B17, имеющий в своей структуре азолы, следует переместить в семейство «Линейные пептиды», содержащие азол(ин)ы» («Linear azol(in)e-containing peptides»), где он займет место среди аналогичных соединений, которые не принято называть микроцинами [4]. Микроцин J25, имеющий структуру «лассо», (петлю) должен быть перемещен в семейство «лассо» (рис. 2).

 

Рис. 2. Топологический вариант аминокислотной цепи пептида, получивший название «конфигурация лассо»

Исторически сложилось, что микроцины объединяет общность продуцентов и их биологическая функция. РП нельзя назвать микроцином, если он не обладает противомикробной активностью и не продуцируется грамотрицательными бактериями [4]. Не все РП, отвечающие этим требованиям, называют «микроцинами». В современной литературе о пептидах «лассо» термин «микроцин» не употребляется применительно к веществам, имеющим бактерицидный эффект (обычно говорят «пептиды лассо, обладающие противомикробным действием», «lasso antimicrobials»). Единственное исключение сделано для J25. Этот пептид «лассо» неизменно фигурирует под своим историческим названием: «микроцин J25» (Рис. 2) [5]. Принимая во внимание только биологическое действие, допустимо расширить традиционное определение микроцинов и считать, что любой РП, обладающий противомикробной активностью, может быть назван микроцином.

С нашей точки зрения было бы полезнее оставить применение этого термина в его прежнем значении, понимая, что названия «микроцин J25» и «микроцин B17» сохраняются для того, чтобы не создавать трудностей при ознакомлении с научной литературой [6].

Полагаем, что известный микроцин С настолько своеобразен, что его можно рассматривать отдельно от других микроцинов (поместить в отдельный класс). Микроцин С является объектом многолетнего систематического исследования, проводимого рядом зарубежных лабораторий и требующего продолжения изучения из-за сложных изменений, происходящих с этим веществом.

Более детальная информация о пептидах «лассо» представлена в обзоре Tan et al. [5], а о пептидах, содержащих азол, в обзоре Collin and Maxwell [6].

Как указано в научных публикациях [4, 7], микроцины, соответствующие традиционному определению, в соответствии с их структурой и генетическим контролем принято делить на два класса (I и II). Микроцины класса I - небольшие пептиды (<5 kDa), имеющие обширные посттрансляционные модификации. Микроцины класса II - крупные (5-10 kDa). Класс II делится на два подкласса (IIa и IIb), как это описано в табл. 1. Класс IIa включает кодируемые плазмидами пептиды, не подвергающиеся посттрансляционным модификациям. В класс IIb внесены хромосомные кодируемые линейные микроцины с контролируемой C-концевой аминокислотной последовательностью, которая может иметь посттрансляционную модификацию.

В настоящее время известно 9 микроцинов класса II (Табл. 2). В последние годы интерес к ним периодически возникает, что связано с обнаружением новых микроцинов.

Таблица 2.

Внедрение микроцинов в клетки-мишени и внутриклеточная активность

Положение в стандартной классификации	Название микроцина	Рецептор и переносчик через наружную мембрану клеточной стенки	Транспортный белок или рецептор цитоплазматической мембраны (ЦПМ)	Механизм действия
Класс IIa	L	Рецептор катехол-сидерофоров Cir вместе с TonB	Изучается; не ManXYZ, не SdaC	Деполяризует ЦПМ
	V	Рецептор катехол-сидерофоров Cir вместе с TonB- ExbB/TolQ-ExbD	Связывается с рецептором SdaC, находящимся на ЦПМ	Деполяризует ЦПМ
	PDI	Omp F	Изучается	Изучается
	S	Изучается	Изучается	Изучается
	N	Изучается	Изучается	Изучается
Класс IIb	E492	Рецепторы катехол-сидерофоров FepA, Fiu, Cir	Переносчик маннозы Man YZ	Деполяризует ЦПМ
	H47	Рецепторы катехол-сидерофоров FepA, Fiu, TonB	АТФ-синтетаза E. coli	Блокирует образование АТФ, препятствуя перемещению протонов по каналу внутри F0 субъединицы F0F1 АТФ-синтетазы
	I47	Рецепторы катехол-сидерофоров FepA, Fiu, Cir	Изучается	Изучается
	M	Рецепторы катехол-сидерофоров FepA, Fiu, Cir (E. coli), TonB	Изучается	Изучается

Связь микроцинов с ассимиляцией железа. Большинство микроцинов класса II преодолевает наружную мембрану клеточной стенки микроорганизмов, используя специализированные рецепторы и переносчики хелатов, связывающих железо (Табл. 2) [8]. Механизм этого явления становится яснее, если принять во внимание необходимость и труднодоступность железа для живых организмов. Множество важных функций любого микроорганизма связано с наличием железа. Вместе с тем ионы железа плохо растворимы в воде, и поэтому концентрация свободного железа в окружающей среде очень низка. Микро- и макроорганизмы выработали собственные способы конкуренции за этот элемент. Escherichia coli применяет стратегию «молекулярного десанта». Бактерии выделяют в среду вещества, способные связывать железо с образованием хелатов (сидерофоры). Прочность связи железа с сидерофором в некоторых случаях столь велика, что они улавливают даже его следовые количества. Содержащие железо сидерофоры вновь поглощаются бактериями через рецепторы Fep, Cir, Fiu и др. Можно предположить, что микроцины, использующие рецепторы сидерофоров для пересечения наружной мембраны клеточной стенки, являются инструментами конкуренции между бактериями в условиях дефицита железа. Поскольку микроцины часто содержат сидерофор на С-конце аминокислотной цепи, микроцин «обманывает» рецептор, который воспринимает его как сидерофор. Микроцины класса IIa не содержат сидерофоры в своем составе, но они также проникают в периплазму через рецепторы сидерофоров (кроме микроцина PDI) (Табл. 2). Перенос сидерофоров через наружную мембрану клетки требует энергии, источником которой является протон-движущая сила, а переносчиком от ЦПМ к наружной мембране - комплекс TonB-ExbB-ExbD.

Сидерофор синтезируется отдельно и затем присоединяется к С-концу пептида. Возможность присоединения определяется присутствием серина как последней аминокислоты пептида и наличием остатка глюкозы в молекуле сидерофора. Глюкоза выступает в роли соединительного звена между пептидом и, собственно, сидерофором. Последний представляет собой моно-, ди-, или тример N-(2,3 дигидроксибензол)-L-серин (DHBS). Эти варианты, разница между которыми состоит в количестве звеньев DHBS, свойственны каждому из трёх охарактеризованных микроцинов класса Iib: E492, H47, M [9]. Микроцин Е492 оказывает заметное воздействие на чувствительные к нему бактерии даже в немодифицированном состоянии. Сидерофор в 4-8 раз увеличивает его активность против Escherichia coli и Salmonella enterica Enteritidis [10]. Е492 продуцируется как смесь немодифицированного и модифицированных вариантов.

Генетический контроль микроцинов. Гены, непосредственно кодирующие микроцины, всегда находятся в окружении других генов, связанных с функциями и свойствами микроцинов, образуя так называемый кластер. Каждый ген микроцина класса II соседствует с геном иммунитета, продукт которого препятствует летальному действию микроцина на клетку-продуцент.

Кластер генов микроцина (КГМ) содержит детерминанты транспортной системы, с помощью которой происходит выведение микроцина из клеток. У микроцинов, относящихся к подклассу IIb, в КГМ дополнительно входят гены, необходимые для прикрепления сидерофора к пептиду, и ген, кодирующий фермент, образующий связь между глюкозой и DHBS (глюкозиды сидерофоров носят название салмохелины) [10-12].

КГМ часто содержат открытые рамки считывания, функции которых для микроцинов неизвестны [8, 13]. Выявлены несколько вариантов группировки генов в КГМ. Нередко один штамм микроорганизма продуцирует несколько микроцинов, гены которых для микроорганизмов расположены в одном кластере [14-15]. КГМ подкласса IIa находятся в плазмидах, КГМ, содержащие сидерофоры, расположены в бактериальной хромосоме в пределах «островков патогенности» - элементов генома, обладающих повышенной способностью к горизонтальному переносу в популяциях микроорганизмов [16].

Иммунитет к микроцину. Наиболее распространённый и простой способ сделать клетки устойчивыми к воздействующему на них веществу - обеспечить быстрый выход его наружу. Лидерная последовательность микроцина отщепляется сразу после трансляции, и микроцин попадает в канал транспортной системы.

Каждый из микроцинов класса II имеет пептид иммунитета, специфичный для индивидуального микроцина. Механизм иммунитета неизвестен. За исключением S3 (mcc I47) и mts I (mcc S), последовательность аминокислот в пептидах иммунитета предполагает, что они интегрированы в мембрану [14, 16-19].

Выведение микроцина из клетки продуцента. Бактерии располагают различными способами переноса белков и пептидов из клетоки в окружающую среду. Их описание, классификация и общепринятые названия представлены в обзоре Green & Mecsas [20]. Выход микроцинов из клеток происходит при помощи механизма, соответствующего cекреторной cистеме первого типа (T1SS) [20, 21]. T1SS состоит из трёх компонентов: ABC- транспортера, вспомогательного или соединяющего белка (accessory protein или membrane fusion protein), белка TolC. ABC-transporter находится на ЦПМ. Он имеет домен, связывающий ATФ, и другой, протеолитический домен, отщепляющий лидерный фрагмент микроцина. TolC находится на наружной мембране. Соединяющий белок закреплен на ЦПМ, но выступает в периплазму, где объединяет ABC-транспортер и TolC. Вместе эти три белка образуют узкий канал, через который в развёрнутом виде может проходить цепь аминокислот пептида. TolC кодируется в хромосоме вне КГМ, это универсальный компонент транспортных систем, не всегда связанных с микроцинами [21]. Два других компонента T1SS, принимающие участие в экспорте микроцинов, кодируются в КГМ и специфичны для микроцинов, входящих в данный кластер. У E. coli CA58, продуцирующей три микроцина класса IIb (H47, I47, M), КГМ имеет общую для всех пару генов ABC-транспортера и соединяющего белка [15]. Процесс выхода микроцинов из клеток начинается с отщепления лидерного фрагмента, после чего микроцин извлекается из бактерии, в один этап преодолевая ЦПМ, периплазматическое пространство, наружную мембрану.

Мишени, механизм, показатели антибактериального действия микроцинов. Для проникновения в цитоплазму клеток-мишеней у грамотрицательных бактерий микроцины должны преодолеть наружную мембрану, периплазму, пройти через ЦПМ. Мишенью ряда или всех микроцинов является ЦПМ. Таким микроцинам необязательно проникать в цитоплазму чувствительных клеток. Они могут внедряться только в ЦПМ или взаимодействовать с белками, находящимися на ЦПМ [19-21].

О том, что происходит с клетками бактерий после проникновения в них микроцинов класса II, известно немного. Определённые выводы сделаны только о микроцине H47. Он блокирует образование АТФ, препятствуя перемещению протонов по каналу внутри F₀ субъединицы F₀F₁ АТФ-синтетазы [22]. В отношении других представителей класса II можно утверждать, что известные факты не дают полного представления по этому вопросу. Вероятным объектом действия этих микроцинов является ЦПМ. Одними из первых, кто обнаружил связь между активностью микроцинов и состоянием ЦПМ, были Yang и Konisky [23], установившие, что под действием микроцина V клетки утрачивают способность извлекать из среды культивирования меченный тритием пролин и теряют пролин, ранее накопленный в них. Простейшее объяснение этих наблюдений: грубое нарушение целостности ЦПМ или её разрушение. Дальнейшие эксперименты показали, что микроцин V не препятствует активному транспорту внутрь клетки α-метилглюкозида - одного из субстратов фосфоенолпируат-фосфотрансферазной системы, служащей для импорта сахаров. Это означает, что микроцин V препятствует действию или нейтрализует активность одних транспортных механизмов и не влияет на другие. Активный транспорт пролина не требует АТФ. В качестве непосредственного источника энергии используется электрохимический потенциал ионов натрия, который создается непосредственно электрохимическим потенциалом протонов (протон-движущей силой - ПДС) [24, 25].

Напротив, деятельность PPS требует несущих энергию фосфатов (в данном случае, это, прежде всего, фосфоенолпируват) [26]. Возникает предположение, что микроцин V воздействует на ПДС. Это проверено с применением химического индикатора мембранного потенциала - меченого иона трифенилфосфония [23]. Это вещество накапливается внутри клеток при высоких значениях мембранного потенциала и выходит из них при низких. В качестве положительного контроля использован карбонил-цианид m-хлорофенил-гидразон, который способствует миграции протонов через ЦПМ E. coli в обход предназначенных для этого каналов (действует как разобщитель энергии протонов и синтеза ATФ). В присутствии микроцина V бактерии не включали ион трифенилфосфония, мембранный потенциал протонов снижался почти до нуля. Показано, что микроцин V действительно уменьшает мембранный потенциал, обусловленный ПДС. В результате микроорганизм лишается важнейшего источника энергии.

Действуя аналогичным образом, Destoumieux‐Garzón с соавт. [27] и Morin с соавт. [28] попытались разгадать механизм действия микроцинов Е492 и L и получили близкие результаты. В качестве индикатора мембранного потенциала Destoumieux‐Garzón с соавт. примяли бромид тетрафенилфосфония, Morin с соавт. - флюоресцирующий краситель 3,3'-дипропил-2,2'-тиадикарбоцианан-йодид [3, 5]. Оба вещества накапливались внутри клеток при высоком мембранном потенциале и выходили наружу при низком мембранном потенциале [29]. Предполагают, что микроцин внедряется в ЦПМ, после чего он образует в ней поры, через которые диффундируют ионы. Показано, что падение потенциала происходит при концентрации микроцина Е492, недостаточной для того, чтобы убить клетку [19, 27], и сделан вывод, что Е492 обладает каким-то другим, ещё не известным действием.

Сформировалось представление, что для эффективного противодействия патогенным бактериям не обязательно стремиться к их непосредственной гибели [17]. Во многих случаях достаточно воспрепятствовать формирования биоплёнки на эпителии кишечника, уретры и других органов. Измерялась активность микроцина S по его эффекту на адгезию уропатогенных E. coli к культурам клеток эпителия кишечника человека.

Перспективы применения микромицетов класса II в качестве антибактериальных препаратов. Целесообразно оценить, могут ли микроцины класса II дать начало новой группе лекарственных средств, способных противостоять микроорганизмам, устойчивым к многим или нескольким АБП.

In vitro микроцин PDI подавлял рост 8 из 10 изолятов E. coli с МЛУ, выделенных от собаки и человека. Количество АБП, к которым устойчивы клоны, варьировало от 3 до 15, и их состав был неодинаков [18]. Микроцин H47 способен подавлять бактерии с МЛУ [30].

Поскольку природные антибиотики редко обладают всеми свойствами, необходимыми для использования как лекарства, их подвергают разнообразным модификациям в лабораториях с целью синтезировать продукт, который обладал бы целевой комбинацией качеств. Для выполнения этой задачи в случае микроцинов можно использовать простые методы искусственного изменения нуклеотидной последовательности в их генах. Это обстоятельство можно рассматривать как преимущество микроцинов перед другими антибиотиками, находящимися на длительных стадиях разработки. Высокая себестоимость промышленного производства пептидов, применяемых в качестве лекарств, может оказаться серьёзной проблемой, связанной с увеличением длины пептида. Один из принципиальных подходов к снижению себестоимости препаратов - изучение возможностей уменьшить длину цепи аминокислот в пептиде без потери его существенных свойств. На примере дефензинов (противомикробных пептидов, образующихся в клетках эукариот) показана результативность такой методологии [31]. Показано, что небольшие фрагменты аминокислотной цепи исходного пептида не уступают ему по своим свойствам. В одном случае длина активного фрагмента была всего три аминокислоты. Длина микроцинов IIa и IIb примерно одинакова, хотя у микроцинов IIb сидерофор мог бы замещать часть пептида, необходимую для специфического связывания микроцина с рецептором и его проникновения через наружную мембрану. Возможно, что аминокислотная последовательность микроцинов IIb содержит нефункциональные участки.

Справедливость этого предположения подтверждается строением других известных антибиотиков, содержащих сидерофоры, но не относящихся к категории пептидов. Сидерофор связан с химической группой, оказывающей токсическое действие на бактерии. Направленный танспорт токсической группы внутрь клеток, имеющих соответствующие рецепторы, определяется только сидерофором [32]. У искусственных микроцинов, полученных Azpiroz и Lavina, домен «доставки» микроцина H47 сокращен до 11 аминокислот и состыкован с укороченным доменом микроцина V, определяющим токсичность, длиной 32 аминокислоты (всего 43 аминокислоты сравнительно с 60 и 88 аминокислотами природных микроцинов H47 и V, соответственно [33].

Фармакологическая компания Proteogenix производит пептиды, применяемые в медицине. В статье, написанной директором Proteogenix, изложено положение дел в этой технологии и дан анализ нерешённых вопросов [34]. Согласно этим данным, традиционный органический синтез часто оказывается предпочтительней методов, основанных на ферментах и генетической инженерии. В этом отношении пептиды «лассо», на которые возлагают большие надежды, так как их конформацию не удается получить методами органического синтеза, уступают микроцинам класса II [35, 36].

Интересным подходом к решению вопроса о классическом применении микроцинов является использование пробиотиков, содержащих гены микроцинов. E. coli и другие представители кишечной микробиоты относятся к симбионтам человека, а микроцины - к их естественным компонентам. При энтеральном применении вместо чистого микроцина пациент может принимать хорошо изученный пробиотический штамм-продуцент микроцина без тщательной проверки на токсичность, что сэкономит время и снизит затраты на разработку препарата. Следует помнить, что, поступая таким образом, мы вносим в организм гены микроцинов, которые в отличие от своих продуктов способны к размножению и горизонтальному распространению в сложнейшем биоценозе кишечника. Это происходит неконтролируемо и гены микроцинов могут оказаться в геноме патогенных штаммов, повышая их жизнеспособность и увеличивая их вирулентность [37].

В ряде лабораторий конструируют продуценты микроцинов для того, чтобы применять их как лекарства [38]. Воспаление кишечника сопровождается массовым размножением сальмонелл, что становится возможным благодаря присутствию тетратионата, который сальмонеллы могут использовать как кишечный акцептор электронов в дыхательной цепи. Для элиминации сальмонелл сконструирован штамм E. coli, способный использовать тетратионат таким же образом и, несущий кластер генов микроцина H47, поражающего сальмонеллы (Табл. 1).

Микроцин не может присутствовать в жизнеспособных бактериях без пептида иммунитета, а пептид иммунитета без микроцина - может. Вызывает беспокойство распространение генов иммунитета к микроцинам, происходящее отдельно от распространения генов микроцинов. E. coli LR105 содержит функциональные гены устойчивости к микроцинам M и V, но не содержит генов микроцинов [28].

Потенциал практического применения и производства микроцинов также связан с их высокой стабильностью, то есть устойчивостью к колебаниям рН, температуры, концентрации соли, действию протеаз, денатурирующих агентов и др. [19, 39]. Стабильность важна при производстве микроцина. Малый размер микроцинов сближает их с низкомолекулярными органическими веществами. Можно предугадать, что конформация их молекул в большей степени зависит от ковалентных связей, чем от слабых взаимодействий между аминокислотами, определяющими специфическую упаковку полипептидных цепей в молекулах белков. На стабильность пептидов могут влиять дисульфидные связи между остатками цистеина, если они имеются (микроцин V содержит один дисульфидный мостик, микроцин L - два мостика [19]. Стабильность микроцинов класса II представлена в Табл. 3.

Таблица 3.

Стабильность микроцинов класса II

Положение по классификации	Название микроцина	Устойчивость к физико-химическим и биологическим факторам
Класс IIa	L	Сохраняет активность после 10 мин. при 100⁰ C Чувствителен к проназе, трипсину, папаину Частично устойчив к пепсину
	V	Устойчив к действию водяного пара в духовой печи в течение 30 мин. Обработка паром в несколько раз увеличивает срок хранения препарата, содержащего микроцин V
	N	Не теряет активности после инкубации при 80⁰ C в течение 30 мин. Частично устойчив к протеазам кишечника

Спектр ингибирующего действия и минимальная ингибирующая концентрация (МИК) микроцинов являются важными факторами. Все микроцины класса II продуцируются E. coli, кроме Е492, (продуцент микроцина Е492 - Klebsiella pneumoniae [40]. Они поражают другие штаммы того же вида и нередко других представителей семейства Enterobacteriaceae [12, 19, 41]. В ряде случаев мишени микроцинов класса II могут принадлежать другим семействам класса Gammaproteobacteria (на Pseudomonas действует микроцин L, на Proteus - микроцин H47) [41, 42]. Столь узкий спектр действия позволяет предотвратить лекарственно опосредованный дисбактериоз, но и ограничивает область возможных применений микроцинов.

Микроцины более чувствительны и специфичны, чем некоторые другие пептиды, обладающие противомикробной активностью. МИК микроцинов выражается в наномолях/л, что примерно в 1000 раз ниже, чем у дефензинов. Столь большое различие объясняется тем, что при взаимодействии с бактериями пептиды-дефензины растворяют их мембрану [43], а пептидные микроцины - как более тонкий инструмент, проникают внутрь клеток бактерий, используя для этого специфические рецепторы и транспортные белки бактерий, и специфически действуют на молекулярные мишени [12].

МИК микромицетов неодинакова для разных бактериальных штаммов [41]. Микроцин Е492 продуцируется как смесь немодифицированного и модифицированных вариантов. Немодифицированный Е492 активен против E. coli и S. enteritica, модифицированный имеет более широкий спектр действия и меньшую МИК [10].

Большинство исследователей оценивают возможность применения микроцинов в роли АБП в различных областях медицины. В 2012 г. обнаружено, что микроцин Е492 оказывает токсическое действие на клетки опухолевых линий человека. Показано, что летальный эффект оказывал не только препарат очищенного микроцина, но и культура штамма-продуцента (Klebsiella pneumonieae) [44]. Поскольку K. pneumonieae вегетирует в кишечнике человека, она может воздействовать на опухоли толстого кишечника в естественном месте своего обитания [45]. Е492 может убивать клетки линии, полученной из опухоли толстого кишечника [45]. Доказано, что при правильном выборе концентрации Е492 происходит гибель клеток колоректального рака.

До сих пор микроцины рассматривались нами с точки зрения их применения для решения задач, стоящих перед медициной. Однако они играют заметную роль и в фундаментальной науке. Так, известное понятие «прионы» вошло в принятую парадигму современной биологии и заняло место рядом с транспозонами, шаперонами, рибозимами. Факты, свидетельствующие о том, что микроцин Е492 обладает свойствами приона, накапливались на протяжении ряда лет. Установлено, что микроцин Е492 продуцируется в логарифмической фазе роста культуры и после её окончания. Когда его концентрация в среде достигает определённой величины, часть микроцина переходит в состояние амилоидных агрегатов [46, 47].

Заключение. Хотя почти полвека существует термин микроцин, большинство публикаций, посвящённых микроцинам класса II, свидетельствуют, что этот класс остается мало изученным. В истории биологии и медицины имеется много фактов, свидетельствующих о несоответствии реальности и прогнозов. В настоящее время микроцины класса II не являются востребованной темой для исследования, но интерес к ним периодически возникает, поскольку появляются сведения о выделении новых микроцинов, что указывает на перспективность их исследования как антибактериальных средств.

About the authors

Andrey Yu. Mironov

G.N. Gabrichevsky Research Institute for Epidemiology and Microbiology; Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies, Academy of Postgraduate Education

Author for correspondence.
Email: andy.60@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8544-5230
SPIN-code: 9225-1560

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 28 Orekhovy boulevard, 115682 Moscow; Moscow

References