Gramicidin

I dagens värld har Gramicidin blivit ett ämne av stor betydelse och intresse för en mängd olika människor och sektorer. Från dess ursprung till dess inflytande på dagens samhälle fortsätter Gramicidin att vara ett relevant ämne som väcker debatt och reflektion. I den här artikeln kommer vi att utforska de olika aspekterna av Gramicidin, och analysera dess implikationer och effekter inom olika områden. Från dess historiska ursprung till dess nuvarande relevans har Gramicidin blivit ett ämne av intresse som förtjänar att studeras och förstås för att bättre förstå världen omkring oss.

Gramicidin
Gramicidin En head-to-head dimer
Struktur av gramicidin A, B och C (klicka för att förstora)
Systematiskt namnPropane-1,2,3-triyl tri(oktadekanoat)
Kemisk formelC99H140 N20O17
Molmassa1 882,332 g/mol
UtseendeKristallint fast ämne
CAS-nummer1405-97-6
SMILESC(C(=O)N(CC(C)C)C(=O)N(C)C(=O)N(C(C)C)C(=O)N(C(C)C)C(=O)N(C(C)C)C(=O)N(CC1=CNC2=CC=CC=C21)C(=O)N(CC(C)C)C(=O)N(CC3=CNC4=CC=CC=C43)C(=O)N(CC(C)C)C(=O)N(CC5=CNC6=CC=CC=C65)C(=O)N(CC(C)C)C(=O)N(CC7=CNC8=CC=CC=C87)C(=O)NCCO)NC(=O)CNC(=O)(C(C)C)NC=O
Egenskaper
Densitet0,862 g/cm³
Löslighet (vatten)0,006 mg/l[1] (30 °C)
Smältpunkt229 - 230[1] °C
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Gramicidin, även kallad gramicidin D, är en blandning av jonoforiska antibiotika, gramicidin A, B och C, som utgör ca 80 procent, 5 procent respektive 15 procent av blandningen. Var och en har två isoformer, så blandningen har 6 olika typer av gramicidinmolekyler. De kan extraheras från Brevibacillus brevis jordbakterier. Gramicidiner är linjära peptider med 15 aminosyror.[2] Detta står i kontrast till orelaterade gramicidin S, som är en cyklisk peptid. Gramicidin ingår i Bafucin sugtablett mot halsinfektion.

Medicinsk användning

Gramicidiner fungerar som antibiotika mot grampositiva bakterier som Bacillus subtilis och Staphylococcus aureus, men inte bra mot gramnegativa som E. coli.[3]

Gramicidiner används i medicinska pastiller för halsinfektion och i aktuella läkemedel för att behandla infekterade sår. Gramicidiner blandas ofta med andra antibiotika som tyrocidin och antiseptika.[4] Gramicidiner används också i ögondroppar för bakteriella ögoninfektioner. I droppar blandas de ofta med andra antibiotika som polymyxin B eller neomycin. Flera antibiotika ökar effektiviteten mot olika bakteriestammar.[5] Sådana ögondroppar används också för att behandla ögoninfektioner hos djur, som hästar.[6]

Historik

År 1939 isolerade René Dubos ämnet tyrothricin.[7][8] Senare visade sig detta vara en blandning av gramicidin och tyrocidin. Dessa var de första antibiotika som tillverkades kommersiellt.[8] Bokstaven "D" i gramicidin D är en förkortning för "Dubos",[9] och uppfanns för att skilja blandningen från gramicidin S.[10]

År 1964 bestämdes sekvensen av gramicidin A av Reinhard Sarges och Bernhad Witkop.[11][12]

År 1971 föreslogs den dimeriska head-to-head-strukturen av gramicidiner av D. W. Urry.[13]

År 1993 bestämdes strukturen hos gramicidin head-to-head dimer i miceller och lipidbilager genom lösning och solid-state kärnmagnetisk reaktion.[14]

Struktur och kemi

Gramicidiner A, B och C är ickeribosomala peptider, så de har inga gener. De består av 15 L- och D-aminosyror. Deras aminosyrasekvens är:[2]

formyl-L-X-Gly-L-Ala-D-Leu-L-Ala-D-Val-L-Val-D-Val-L-Trp-D-Leu-L-Y-D-Leu-L-Trp-D-Leu-L-Trp-ethanolamine

Y är L-tryptofan i gramicidin A, L-fenylalanin i B och L-tyrosin i C. X bestämmer isoform. X är L-valin eller L-isoleucin- i naturliga gramicidinblandningar av A, B och C är cirka 5 procent av de totala gramicidinerna i soleucinisoformer.[2]

Gramicidin helices. Antiparallel (vänster) och parallella dubbla spiraler och helix dimer närvarande i lipidbilager. C och N är C- ochN-terminaler. [12]

Gramicidiner bildar helices. Det alternerande mönstret av D- och L-aminosyror är viktigt för bildandet av dessa strukturer. Helixar förekommer oftast som head-to-head dimers. Två gramicidiner kan också bilda antiparallella eller parallella dubbelhelices, särskilt i organiska lösningsmedel. Dimerer är tillräckligt långa för att spänna över cellulära lipidbilager och fungerar därmed som jonkanaltyp av jonoforer.[12]

Gramicidinblandning är ett kristallint fast ämne. Dess löslighet i vatten är minimal, 6 mg/l, och det kan bilda kolloidala suspensioner. Det är lösligt i små alkoholer, ättiksyra, pyridin, dåligt löslig i aceton och dioxan, och praktiskt taget olöslig i dietyleter och kolväten.[1]

Farmakologi

Gramicidiner är jonoforer. Deras dimerer bildar jonkanalliknande porer i cellmembran och cellulära organeller av bakterier och djurceller.[15] Oorganiska monovalenta joner, såsom kalium (K+) och natrium (Na+), kan färdas fritt genom dessa porer genom diffusion. Detta förstör vitala jonkoncentrationsskillnader, det vill säga jongradienter, mellan membran och dödar därmed cellen via olika effekter. Till exempel stoppar jonläckage i mitokondrier mitokondriell ATP-produktion i celler med mitokondrier.[16]

Referenser

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Gramicidin, 10 oktober 2022.

Noter

  1. ^ The Merck index: an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals (12th). Merck. 1996. Sid. 712. ISBN 0911910123. OCLC 34552962. 
  2. ^ ”The linear pentadecapeptide gramicidin is assembled by four multimodular nonribosomal peptide synthetases that comprise 16 modules with 56 catalytic domains”. The Journal of Biological Chemistry 279 (9): sid. 7413–9. February 2004. doi:10.1074/jbc.M309658200. PMID 14670971. 
  3. ^ ”Solubilized gramicidin A as potential systemic antibiotics”. ChemBioChem 13 (1): sid. 51–5. January 2012. doi:10.1002/cbic.201100671. PMID 22113881. 
  4. ^ ”Efficacy and safety of a triple active sore throat lozenge in the treatment of patients with acute pharyngitis: Results of a multi-centre, randomised, placebo-controlled, double-blind, parallel-group trial (DoriPha)”. International Journal of Clinical Practice 72 (12): sid. e13272. December 2018. doi:10.1111/ijcp.13272. PMID 30329199. 
  5. ^ ”The efficacy and safety of topical polymyxin B, neomycin and gramicidin for treatment of presumed bacterial corneal ulceration”. The British Journal of Ophthalmology 88 (1): sid. 25–8. January 2004. doi:10.1136/bjo.88.1.25. PMID 14693766. 
  6. ^ Equine ophthalmology (2nd). Elsevier Saunders. 2011. Sid. 111, 190. ISBN 9781437708462. 
  7. ^ ”Studies on a bactericidal agent extracted from a soil bacillus: I. Preparation of the agent. Its activity in vitro”. The Journal of Experimental Medicine 70 (1): sid. 1–10. June 1939. doi:10.1084/jem.70.1.1. PMID 19870884. 
  8. ^ ”René Dubos: unearthing antibiotics”. The Journal of Experimental Medicine 203 (2): sid. 259. February 2006. doi:10.1084/jem.2032fta. PMID 16528813. 
  9. ^ ”Exchange of gramicidin between lipid bilayers: implications for the mechanism of channel formation”. Biophysical Journal 113 (8): sid. 1757–1767. 2017. doi:10.1016/j.bpj.2017.08.049. ISSN 0006-3495. PMID 29045870. Bibcode: 2017BpJ...113.1757L. 
  10. ^ ”Gramicidin from Bacillus brevis product No. G 5002”. sigmaaldrich.com. 1997-09-06. https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/2/g5002pis.pdf. 
  11. ^ ”gramicidin A. IV. Primary sequence of valine and isoleucine gramicidin A”. Journal of the American Chemical Society 86 (9): sid. 1862–1863. 1964. doi:10.1021/ja01063a049. ISSN 0002-7863. 
  12. ^ ”Exploring the structural relationship between encapsulated antimicrobial peptides and the bilayer membrane mimetic lipidic cubic phase: studies with gramicidin A′”. RSC Advances 6 (73): sid. 68685–68694. 2016. doi:10.1039/C6RA13658C. Bibcode: 2016RSCAd...668685M. 
  13. ^ ”The gramicidin A transmembrane channel: a proposed pi(L,D) helix”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 68 (3): sid. 672–6. March 1971. doi:10.1073/pnas.68.3.672. PMID 5276779. Bibcode: 1971PNAS...68..672U. 
  14. ^ ”High-resolution conformation of gramicidin A in a lipid bilayer by solid-state NMR”. Science 261 (5127): sid. 1457–60. September 1993. doi:10.1126/science.7690158. PMID 7690158. Bibcode: 1993Sci...261.1457K. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.7690158. 
  15. ^ ”N-terminally glutamate-substituted analogue of gramicidin A as protonophore and selective mitochondrial uncoupler”. PLOS ONE 7 (7): sid. e41919. 2012. doi:10.1371/journal.pone.0041919. PMID 22911866. Bibcode: 2012PLoSO...741919S. 
  16. ^ ”Gramicidin A: A New Mission for an Old Antibiotic”. Journal of Kidney Cancer and VHL 2 (1): sid. 15–24. 2015. doi:10.15586/jkcvhl.2015.21. PMID 28326255. 

Externa länkar