Лантибиотики: механизм действия, биосинтез и биоинженерия

Лантибиотики представляют собой генетически кодируемые пептиды, содержащие внутримолекулярные кольцевые структуры, образованные за счёт остатков лантионина и метиллантионина, соединённых тиоэфирными связями. Подавляющее большинство лантибиотиков обладает антибактериальной активностью. Некоторые лантибиотики, например низин, характеризуются двойным механизмом действия. Эти пептиды образуют комплекс с конечным предшественником клеточной стенки — липидом II, подавляя её биосинтез. Затем комплексы агрегируют, присоединяют дополнительные пептиды и формируют пору в бактериальной мембране. Согласно последним данным, связывание липида II широко распространено среди лантибиотиков, однако образование пор зависит от общей длины пептида и липидного состава мембраны исследуемого штамма. В двухкомпонентной системе лантибиoтика лацицина 3147 эти две функции выполняют два разных пептида. Генетическая информация, необходимая для продукции лантибиотиков, организована в кластеры генов, содержащие структурный ген lanA, кодирующий предшественник лантибиотика. Модификации вносятся либо одним биосинтетическим ферментом LanM, либо сочетанием дегидратазы LanB и циклазой LanC. Эти ферменты стали объектом недавних исследований в области биоинженерии: была установлена структура NisC, elucidирован механизм реакции LctM, а аминокислотные остатки активного центра охарактеризованы с помощью мутагенеза. Системы модификации in vitro успешно применялись для введения тиоэфирных колец в другие биологически активные пептиды. Кроме того, были сконструированы варианты лантибиотиков с улучшенными свойствами и описан по меньшей мере один перспективный новый лантибиотик с высокой активностью против возбудителей с множественной лекарственной устойчивостью.