Mechanizmy antimikrobiálního účinku lipopeptidů produkovaných Bacillus subtilis

Abstract

Bakteriální antimikrobiální látky jsou důležitým zdrojem nových antimikrobiálních terapeutik, jejichž hledání je jedinou možnou odpovědí na vzestup bakteriálních rezistencí proti stávajícím antibiotikům, a na stále častější výskyt multirezistentních kmenů. Zajímavou alternativu představují tři rodiny lipopeptidů produkované Bacillus subtilis - surfaktiny, fengyciny a ituriny - nabízející slibné biologické aktivity a dobrý potenciál pro modifikace jejich struktur a vlastností. Lipopeptidy produkované B. subtilis jsou povrchově aktivní látky schopné snižovat povrchové napětí na fázových rozhraních. Vykazují biologické aktivity založené na jejich schopnosti inzertovat se do lipidických membrán, agregovat v nich a narušovat tak jejich bariérovou funkci. Přesný mechanizmus účinku se liší podle rodiny, ale mají společnou koncentrační závislost - s rostoucí koncentrací membránově vázaného lipopeptidu postupně tvoří iontové kanály, později větší póry a nakonec membránu solubilizují detergentním mechanizmem. Surfaktin je navíc schopen inaktivovat enzymy vyžadující pro svou aktivitu dvojmocné kationty. Tyto vlastnosti činí z lipopeptidů B. subtilis slibné látky pro komerční využití.

Increasing bacterial resistance to classical antibiotics and emergence of multi-resistant strains impose a constant threat. Antimicrobial compounds of bacterial origin are an important source of new antibacterial therapeutic agents needed to answer this issue. Three families of lipopeptides produced by Bacillus subtilis - surfactins, fengycins and iturins represent an interesting class of such compounds. They exert a wide range of biological activities and possess a good potential for modifications and improvement of their structure and function. Lipopeptides produced by B. subtilis are surface active compounds capable of reducing surface/interface tension. The variety of their biological activities stems from their ability to insert into lipid membranes leading to disruption and permeabilization of the membrane. Specific mode of action differs between the three families but the common feature is that it is concentration dependent. First, lipopeptides induce ion leakage, pore formation and then the increasing concentration eventually causes complete solubilisation of the membrane in a detergent-like manner. In addition, surfactin can inhibit some enzymes by chelating divalent cations required for their activity. These properties make the B. subtilis lipopeptides promising compounds for commercial applications.