Gramicidin - Gramicidin
Bezeichner | |
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Symbol | N / A |
TCDB | 1.D.1 |
OPM-Superfamilie | 65 |
OPM-Protein | 1grm |
Klinische Daten | |
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ATC-Code | |
Bezeichner | |
CAS-Nummer | |
PubChem- CID | |
Arzneimittelbank | |
ChemSpider | |
UNII | |
KEGG | |
ChEMBL | |
ECHA-InfoCard | 100.014.355 |
Chemische und physikalische Daten | |
Formel | C 99 H 140 N 20 O 17 |
Molmasse | 1 882 0,332 g · mol -1 |
3D-Modell ( JSmol ) | |
Schmelzpunkt | 229 bis 230 °C (444 bis 446 °F) |
Löslichkeit in Wasser | 0,006 mg/l |
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(was ist das?) (überprüfen) |
Gramicidin , auch Gramicidin D genannt , ist eine Mischung aus ionophoren Antibiotika , Gramicidin A , B und C , die etwa 80%, 5% bzw. 15% der Mischung ausmachen. Jede hat 2 Isoformen , so dass die Mischung 6 verschiedene Arten von Gramicidin-Molekülen enthält. Sie können aus den Bodenbakterien Brevibacillus brevis extrahiert werden . Gramicidine sind lineare Peptide mit 15 Aminosäuren . Dies steht im Gegensatz zu nicht verwandtem Gramicidin S , das ein zyklisches Peptid ist.
Medizinische Anwendungen
Gramicidine wirken als Antibiotika gegen grampositive Bakterien wie Bacillus subtilis und Staphylococcus aureus , aber nicht gut gegen gramnegative Bakterien wie E. coli .
Gramicidine werden in medizinischen Lutschtabletten gegen Halsschmerzen und in topischen Arzneimitteln zur Behandlung infizierter Wunden verwendet. Gramicidine werden oft mit anderen Antibiotika wie Tyrocidin und Antiseptika gemischt . Gramicidine werden auch in Augentropfen bei bakteriellen Augeninfektionen verwendet. In Tropfen werden sie oft mit anderen Antibiotika wie Polymyxin B oder Neomycin gemischt . Mehrere Antibiotika erhöhen die Wirksamkeit gegen verschiedene Bakterienstämme. Solche Augentropfen werden auch verwendet, um Augeninfektionen von Tieren wie Pferden zu behandeln.
Geschichte
1939 isolierte René Dubos den Stoff Tyrothricin . Später stellte sich heraus, dass es sich um eine Mischung aus Gramicidin und Tyrocidin handelte . Dies waren die ersten Antibiotika, die kommerziell hergestellt wurden. Der Buchstabe "D" in Gramicidin D ist die Abkürzung für "Dubos" und wurde erfunden, um die Mischung von Gramicidin S zu unterscheiden .
1964 wurde die Sequenz von Gramicidin A von Reinhard Sarges und Bernhad Witkop bestimmt.
1971 wurde die dimere Kopf-an-Kopf-Struktur von Gramicidinen von DW Urry vorgeschlagen.
1993 wurde die Struktur des Gramicidin-Kopf-an-Kopf-Dimers in Micellen und Lipiddoppelschichten durch Lösungs- und Festkörper-NMR bestimmt .
Struktur und Chemie
Gramicidine A, B und C sind nichtribosomale Peptide , haben also keine Gene . Sie bestehen aus 15 L- und D-Aminosäuren. Ihre Aminosäuresequenz ist:
- 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- Ethanolamin
Y ist L- Tryptophan in Gramicidin A, L- Phenylalanin in B und L- Tyrosin in C. X bestimmt die Isoform . X ist L- Valin oder L- Isoleucin – in natürlichen Gramicidin-Mischungen von A, B und C sind etwa 5% der gesamten Gramicidine Isoleucin-Isoformen.
Gramicidine bilden Helices. Das alternierende Muster von D- und L-Aminosäuren ist wichtig für die Bildung dieser Strukturen. Helices treten am häufigsten als Kopf-an-Kopf- Dimere auf . 2-Gramicidine können auch antiparallele oder parallele Doppelhelices bilden, insbesondere in organischen Lösungsmitteln. Dimere sind lang genug, um zelluläre Lipiddoppelschichten zu überspannen und fungieren somit als Ionenkanal- Typ von Ionophoren .
Gramicidin-Mischung ist ein kristalliner Feststoff. Seine Löslichkeit in Wasser ist minimal, 6 mg/l, und es kann kolloidale Suspensionen bilden. Es ist löslich in kleinen Alkoholen , Essigsäure , Pyridin , schlecht löslich in Aceton , Dioxan , praktisch unlöslichem Diethylether und Kohlenwasserstoffen .
Pharmakologische Wirkung
Gramicidine sind Ionophore . Deren Dimere bilden lonenkanal -ähnlichen Poren in Zellmembranen und Zellorganellen von Bakterien und tierischen Zellen. Anorganische einwertige Ionen wie Kalium (K + ) und Natrium (Na + ) können diese Poren frei durch Diffusion durchdringen . Dies zerstört Konzentrationsunterschiede von lebenswichtigen Ionen, dh Ionengradienten , zwischen Membranen, wodurch die Zelle durch verschiedene Effekte abgetötet wird. Zum Beispiel stoppt ein Ionenleck in Mitochondrien die mitochondriale ATP- Produktion in Zellen mit Mitochondrien.
Gramicidine können in niedrigen Dosen als topische Antibiotika eingesetzt werden, obwohl sie für menschliche Zellen potenziell tödlich sind. Bakterien sterben bei niedrigeren Gramicidin-Konzentrationen als menschliche Zellen. Gramicidine werden nicht innerlich verwendet, da ihre erhebliche Aufnahme Hämolyse verursachen und unter anderem für Leber, Nieren, Hirnhäute und das olfaktorische System toxisch sein kann.