Статья
Нафтохиноновые полиольные макролиды из природных источников
Из культуры актиномицета Streptomyces roseoflavus ИНА-Ac-5812 выделен концентрат пептидной природы с антибактериальной активностью, из которого методом обращенно-фазовой ВЭЖХ получены 6 фракций. С помощью масс-спектрометрических методов MALDI-TOF и ESI-MSn высокого разрешения установлено, что основными компонентами антибиотического комплекса являются несколько близких структурных аналогов, предположительно, (глико)пептидной природы. Фракция, содержащая индивидуальный компонент с массой 1845.788 Да, была охарактеризована спектрами поглощения и флуоресценции, аминокислотным анализом и дериватизацией трис(2,6-диметоксифенил)метильным катионом. Исследована активность фракций по отношению к патогенным микроорганизмам. Полученные данные позволяют предположить, что компонент ИНА-5812-2, относящийся к классу глико- или липогликопептидов, весьма перспективен для дальнейшего изучения, наряду с другими активными компонентами антибиотического комплекса ИНА-5812.
We report the synthesis and antibacterial activities of a series of amphiphilic membrane-active peptides composed, in part, of various non-genetically coded hydrophobic amino acids. Lead cyclic peptides, 8C and 9C, showed broad-spectrum activity against drug-resistant Gram-positive (MIC=1.5-6.2 µg/mL) and Gram-negative (MIC=12.5-25 µg/mL) bacteria. Cytotoxicity study showed the predominant lethal action of the peptides against bacteria as compared with mammalian cells. A plasma stability study revealed approximately 2-fold higher stability of lead cyclic peptides as compared to their linear counterparts after 24 h incubation. A calcein dye leakage experiment revealed the membranolytic effect of the cyclic peptides. Nuclear magnetic resonance spectroscopy and molecular dynamics simulations studies of the interaction of the peptides with phospholipid bilayer provided a solid structural basis explaining the membranolytic action of the peptides with atomistic details. These results highlight the potential of newly designed amphiphilic peptides as the next generation of peptide-based antibiotics.
Устойчивость к антибиотикам стала глобальной угрозой здравоохранению во всём мире, обусловливая необходимость разработки новых классов эффективных антибактериальных веществ. Многие природные антимикробные пептиды (АМП; например, лантибиотики, яркий пример которых — низин; а также тейксобактин, открытый в 2015 году) действуют на уникальную мишень, специфическую для бактериальных биомембран, — липид II, нарушая синтез клеточной стенки и разрушая саму мембрану (что и лежит в основе их антибактериального действия). Центральной точкой специфического распознавания липида II является пирофосфатная группа (PPi), химически консервативная и потому представляющая перспективную фармакологическую мишень. Однако природные АМП, действующие на липид II, по разным причинам не могут стать клиническими антибиотиками, в связи с чем наша цель – выявить ключевой механизм распознавания PPi и предложить методами рационального дизайна химические структуры, ставшие бы основой для прототипов новых антибиотиков. С помощью технологий молекулярного моделирования, таких как молекулярная динамика и разработанная нами ранее Белковая топография, мы разработали атомистическую модель бактериальной мембраны, с помощью которой показали, что гибкая молекула липида II индуцирует в мембране «амфифильный паттерн», предположительно участвующий в начальной стадии распознавания АМП бактериальных мембран. В этой работе мы изучили ключевые механизмы, при помощи которых различные АМП распознают PPi липида II. Уникально расположенные атомы кислорода в этой группе формируют специфический фармакофор, распознающийся направленной в единый центр системой водородных связей, доноры которых распределены оптимальным образом в изученных полициклических АМП. Найденные закономерности помогут создать новые молекулы, распознающие пирофосфатную группу липида II и лишенные недостатков природных АМП. Эти молекулы могут стать прототипами новых антибиотиков, лишенных бремени развития антибиотикорезистентности.
Устойчивость микроорганизмов к применяемым в клинической практике антибиотикам является серьезной проблемой медицины во всем мире. В связи с этим одной из актуальных задач современной фармакологии является поиск или дизайн новых антибактериальных веществ, свободных от бремени резистентности. Перспективными кандидатами для разработки новых лекарств являются антимикробные пептиды (АМП). Среди всего разнообразия АМП особое внимание привлекают пептиды, мишенью которых является молекула-предшественникбактериальной клеточной стенки —липид II. Липид II локализуется в плазматической мембране бактериальной клетки и участвует в биосинтезе пептидогликана. Молекула липида II состоит из пептидогликановой субъединицы, соединенной через пирофосфатную группу с длинной полиизопреновой цепью. Некоторые АМП, например, лантибиотики, селективно распознают на поверхности бислоя и связывают в прочный комплекс химически консервативную пирофосфатную группу липида II [1], заменить которую существенно сложнее, чем одну аминокислоту другой в составе белка. Такие АМП считаются перспективными прототипами антибиотиков нового поколения, ввиду низкой вероятности развития резистентности к ним. С помощью разработанного нами метода, основанного на расчетах энергии пробной пары атомов кислорода, было установлено, что только в одном изпяти состояний молекула способна взаимодействовать с мишенью. Это состояние («распознающий фармакофор») характеризуется четырьмя сонаправленными NH-группами кольца А. В результате предложен механизм распознавания низином липида II, основанный на индуцированном соответствии доноров водородных связей в системе колец A/Bнизина и распознаваемого ими фрагмента липида IIв модельной мембране. Кроме того, предложена молекулярная модель комплекса укороченного аналога низина с липидом IIв бактериальной мембране, которая может быть использована для создания новых антибиотиков.
The worldwide rapid emergence of resistant bacteria put at threat the efficacy of antibiotics, thus the development of novel antibacterial agents is urgently needed. The cell wall precursor lipid II consisting the chemically conservative pyrophosphate group represents a promising pharmaceutical target. Antimicrobial peptides, that target lipid II, i.e. lantibiotic nisin, could be excellent prototypes for new generation antibiotics due to their low liability to develop resistance. Understanding of molecular mechanism of initial stages of membrane-bound lipid II recognition by water-soluble nisin is indispensable, in order to improve the peptide structure and properties into pharmaceutically applicable form. Here, we present a molecular dynamics simulation study of initial stages of the aforementioned recognition. In membrane environment, lipid II adopts very few conformations characterized by unique spatial arrangement of hydrogen bond acceptors in the pyrophosphate group at the bilayer surface. These acceptors are efficiently captured by NH groups of nisin, thus explaining its high selectivity to lipid II. Similarly, rings A and B of nisin, which are known to recognize lipid II, adopt the only stable conformation in the presence of dimethylpyrophosphate, which mimics the binding determinant of lipid II. Finally, we propose molecular model of nisin (rings A and B) / lipid II complex in bacterial membrane, which may be employed for design of novel antibiotic prototypes.
Сборник подготовлен к юбилею доктора исторических наук Ирины Геннадиевны Коноваловой, зам. директора, главного научного сотрудника, зав. Отделом специальных исторических дисциплин и зав. Центром исторической географии Института всеобщей истории РАН, крупнейшего в нашей стране востоковеда, автора большого числа исследований и публикаций источников, выдающегося специалиста в области исторической географии, ответственного редактора недавно организованного ею альманаха "Историческая география". В сборник вошли статьи ее коллег и друзей, написанные по следующим направлениям: историческая география, гуманитарная и культурная география, история географии и картографии.
Для историков, географов, филологов.
Many environmental stimuli present a quasi-rhythmic structure at different timescales that the brain needs to decompose and integrate. Cortical oscillations have been proposed as instruments of sensory de-multiplexing, i.e., the parallel processing of different frequency streams in sensory signals. Yet their causal role in such a process has never been demonstrated. Here, we used a neural microcircuit model to address whether coupled theta–gamma oscillations, as observed in human auditory cortex, could underpin the multiscale sensory analysis of speech. We show that, in continuous speech, theta oscillations can flexibly track the syllabic rhythm and temporally organize the phoneme-level response of gamma neurons into a code that enables syllable identification. The tracking of slow speech fluctuations by theta oscillations, and its coupling to gamma-spiking activity both appeared as critical features for accurate speech encoding. These results demonstrate that cortical oscillations can be a key instrument of speech de-multiplexing, parsing, and encoding.
Сборник статей по проблемам ООПТ.
В сборник Трудов МОО включены избранные материалы XIII Международной орнитологической конференции Северной Евразии, состоявшейся в г. Оренбурге 30 апреля - 6 мая 2010 г. Тематика статей касается истории Мензбировского орнитологического общества и палеоорнитологии, общих проблем орнитологии, фауны и систематики птиц, их экологии и эволюции, а также вопросов охраны редких видов. Среди информационных материалов публикуется Резолюция XIII Орнитологической конференции Северной Евразии
Neuronal nicotinic acetylcholine receptors (NNRs) of the α7 subtype have been shown to contribute to the release of dopamine in the nucleus accumbens. The site of action and the underlying mechanism, however, are unclear. Here we applied a circuit modeling approach, supported by electrochemical in vivo recordings, to clarify this issue. Modeling revealed two potential mechanisms for the drop in accumbal dopamine efflux evoked by the selective α7 partial agonist TC-7020. TC-7020 could desensitize α7 NNRs located predominantly on dopamine neurons or glutamatergic afferents to them or, alternatively, activate α7 NNRs located on the glutamatergic afferents to GABAergic interneurons in the ventral tegmental area. Only the model based on desensitization, however, was able to explain the neutralizing effect of coapplied PNU-120596, a positive allosteric modulator. According to our results, the most likely sites of action are the preterminal α7 NNRs controlling glutamate release from cortical afferents to the nucleus accumbens. These findings offer a rationale for the further investigation of α7 NNR agonists as therapy for diseases associated with enhanced mesolimbic dopaminergic tone, such as schizophrenia and addiction