Структура грамицидинового канала, его фундаментальное и практическое значение. Оглавление 1. Введение 2. Химическая природа грамицидина А и его общие свойства 3. Биологическая роль грамицидина А 4. Структура грамицидина А 4.1 Конформации грамицидина А в органических растворителях 4.2 Структура грамицидина А в липидных мембранах и мембрано- подобных средах 4.3 Влияние связывания катионов на конформацию грамицидина А 4.4 Взаимоотношения между конформационными состояниями грамицидина А и проводящими формами. 4.5 Инженерия грамицидинового канала 5. Фундаментальное и практическое значение грамицидина А 6. Выводы 7. Список использованной литературы 1. Введение Грамицидин А известен уже более 50 лет, но до сих пор остается в центре внимания. Являясь очень простым по своей химической структуре (всего 15 аминокислот) он обладает свойством образовывать ионселективный трансмембранный канал, не уступающий по характеристикам огромным по сравнению с ним белковым каналам, которые представлены, например, в нервной системе. Возможно, он является предшественником этих самых каналов и за время эволюции "оброс" всевозможными сенсорами напряжения, селективными фильтрами и другими регуляторными элементами. Если продолжать такое сравнение, то в плане детальной трехмерной структуры так мы пока не знаем ни один другой ионный канал, и применение грамицидина А для построения всевозможных моделей и теоретических исследований стало одним из путей к детальному пониманию различных молекулярных механизмов и структурно-функциональных взаимодействий. И, пожалуй, грамицидин А является одной из лучших таких моделей. 2. Химическая природа грамицидина А и общие свойства . Грамицидин А входит в группу линейных полипептидов, продуцируемых бактериями Bacillus Brevis, на стадии спорообразования. Выделяют несколько особенностей данной группы пептидных антибиотиков: 1) Все 15 аминокислот входящие в состав последовательности грамицидинов являются гидрофобными; 2) В их последовательности наблюдается чередование L- и D- конфигураций аминокислот; 3) С - и N- конец грамицидинов блокированны с помощью этаноламина и формила соответственно. Природня смесь (грамицидин D) состоит из трех основных компонентов, отличающихся одной аминокислотой в 11 положении, . Согласно этому отличию грамицидины классифицируют на: грамицидин А - в 11 положении Trp, грамицидин B - в одиннадцатом положении - Phe, и грамицидин С - в одннадцатом положении - Tyr. Общая последовательность грамицидинов : HCO-(L)Val-Gly-(L)Ala-(D)Leu-(L)Ala-(D)Val-(L)Val-(D)Val-(L)Trp-(D)Leu-
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X-(D)Leu-(L)Trp-(D)leu-(L)Trp-NH2CH2CH2OH 11 12 13 14 15 где Х= L-Trp для грамицидина А,
    L-Phe для грамицидина В,
    L-Tyr для грамицидина С. Грамицидин А, В и С представленны в соотнощении 85:5:15 соответственно. Ко всему прочему имеется некоторая гетерогенность по первой аминокислоте: в природной смеси 90% грамицидинов имеют в первом положении Val, в то время как остальные 10% имеют Ile. Большинство начальных исследований было проведенно на этой 6-ти компонентной смеси. Грамицидин К - имеющий ковалентно присоеденную жирную кислоту к С-концу так же был выделен в различных соотношениях, в зависимости от метода выделения. Грамицидин S ( Советский ), так же продуцируется видом Bacillus Brevis, но является циклодекапептидом и действует по механизму ионного переносчиика (транспортера), и таким образом эта молекула не имеет отношения к линейным грамицидинам ни структурно, ни функционально. Благодаря тому, что в последовательности грамицидина А нет ни одной заряженной аминокислоты и блокированны N- и С-конец (таким образом исключается возвожность образования цвиттер-иона при любых значениях рН), эта молекула практически нерастворима в воде ( меньше 10 мг в литре), но за то имеет сильное сродство с гидрофобному региону липидной мембраны. ............