Индолицидине къс пептид с антибактериална активност, принадлежащ към вид естествен антимикробен пептид. Съставени от 13 аминокиселинни остатъка, тези аминокиселини са свързани заедно чрез пептидни връзки, за да образуват компактна пептидна верига. В разтвора той представлява спирална конформация, която улеснява взаимодействието му с други молекули или клетъчни структури. Поради специфичния си аминокиселинен състав и последователност, той може селективно да се свързва с мишени в организмите, като по този начин упражнява своята антибактериална активност.
При подходящи условия той може да запази стабилността на своята структура и дейност. Въпреки това, при по-високи температури неговите пептидни връзки могат да се разрушат, което води до структурни промени и загуба на активност. Следователно, при изследване и приложение е необходимо да се контролира експерименталната температура, за да се гарантира нейната стабилност и активност. Като естествен антимикробен пептид, той има различни функции като антибактериална, имунна регулация, анти-туморна и антивирусна.
Персонализирани капачки и тапи за бутилки
|
|
|
Индолицидин COA
|
Химическа формула |
C100H132N26O13 |
|
Точна маса |
1905 |
|
Молекулно тегло |
1906 |
|
m/z |
1906 (100.0%), 1905 (92.5%), 1907 (39.5%), 1907 (14.0%), 1908 (10.8%), 1907 (9.6%), 1906 (8.9%), 1908 (7.2%), 1909 (4.3%), 1908 (3.8%), 1908 (2.7%), 1907 (2.5%), 1907 (1.5%), 1909 (1.4%), 1906 (1.4%), 1908 (1.3%), 1909 (1.0%) |
|
Елементен анализ |
C, 63.01; H, 6.98; N, 19.10; O, 10.91 |
антибактериална активност
Индолицидинпроявява широко{0}}спектърна антибактериална активност срещу широк спектър от микроорганизми, включително различни аеробни Грам-отрицателни бактерии, Грам-положителни бактерии и гъбички. Този широк спектър на действие го прави обещаващ кандидат за антимикробна терапия.
Мембранна пермеабилизация
Уникалната химическа структура, богата на триптофанови остатъци и с амидиран карбоксилен край, му позволява да проникне през мембраните на бактериалните клетки и да наруши тяхната цялост. Това води до изтичане на бактериално съдържание, което в крайна сметка води до бактериална смърт.
ДНК свързване и инхибиране на репликацията
Проучванията показват, че той може да се свързва с двойно-спирална ДНК, като вероятно инхибира голям брой ензими, свързани с обработката на ДНК. По-конкретно, PW-WP структурният мотив в средата на тринадесет-пептида е специален структурен елемент, който може да обвие двойната спирала на B-формата на ДНК, повишавайки нейната стабилност и инхибирайки репликацията и транскрипцията на ДНК.
Експериментите in vitro демонстрират високата му бактерицидна способност с почти-пълно унищожаване на често срещани патогенни щамове като Escherichia coli и Staphylococcus aureus. Тази ефикасност подчертава неговия потенциал като антимикробен агент.
Ограничения и деривативно развитие
Въпреки значителната си антибактериална активност, клиничното приложение е ограничено поради цитотоксичността му към червените кръвни клетки, които лесно могат да причинят хемолиза.
Освен това, неговият висок афинитет за свързване с повърхностни липополизахариди, като същевременно допринася за неговия антибактериален ефект, може също да доведе до развитие на лекарствена резистентност при определени патогени.
За да преодолеят тези ограничения, изследователите са разработили различни производни и аналози.
Например, индолицидин ацетат и индолицидин TFA са производни, получени чрез химическа модификация, които поддържат антибактериална активност, като същевременно намаляват токсичността към червените кръвни клетки. Освен това, някои проучвания се опитват да подобрят антибактериалния спектър и да намалят цитотоксичността чрез промяна на аминокиселинната последователност, като X-индолицидин, който се образува чрез окисляване на две странични вериги на индолов пръстен и запазва същото аминокиселинна последователност и антибактериална активност, докато са резистентни към протеази.
Антивирусни ефекти
Индолицидинсъщо демонстрира антивирусни свойства, особено срещу определени вируси като HIV-1 и вируса на херпес симплекс. Неговият антивирусен механизъм е малко по-различен от противогъбичното му действие. Проучванията показват, че той може директно да се свързва с ДНК, като пречи на образуването на интеграза-ДНК комплекси, вместо да се свързва със самата интеграза. Това свързване може да инхибира редица ензими, свързани с обработката на ДНК, като по този начин инхибира вирусната репликация.
Инхибиране на HIV-1
Установено е, че инхибира ефективно репликацията на HIV-1. Необходимата антивирусна концентрация е по-висока от тази за антибактериални и противогъбични дейности.
Например, концентрация от 333 ug/ml може да инхибира HIV-1, с IC50 стойност, варираща от 67 до 100 ug/ml при 37 градуса. Излагането на него за 5 минути при 37 градуса може да инхибира 50% от репликацията на ХИВ вируса, докато пълната антивирусна активност изисква приблизително 60 минути.
Механизъм на действие
Изследванията показват, че той се свързва с ДНК, по-специално със структурния домейн PW-WP в рамките на пептида индолицидин тринадесет-, който може да се увива около двойната спирала на B-формата на ДНК, повишавайки нейната стабилност и инхибирайки репликацията и транскрипцията на ДНК. Тази способност за свързване е от решаващо значение за неговата антивирусна активност.
Имуномодулиращи ефекти
Индолицидиндоказано е, че засилва реакцията на имунната система, като помага на тялото да устои по-добре на инфекции и болести. Това се дължи на способността му да взаимодейства с имунните клетки и да ги стимулира да изградят по-силна защита.
Цитокините са сигнални молекули, които играят основна роля в имунната регулация. Може да повлияе на производството на цитокини, като интерлевкини и хемокини, които участват в оркестрирането на имунните отговори.
Вродените имунни клетки, като неутрофили, макрофаги и естествени клетки убийци (NK), са първата линия на защита срещу инфекции. Той може да подобри активността на тези клетки, което ги прави по-ефективни при убиване на патогени или насочване към анормални клетки.
Въпреки че преките ефекти върху адаптивния имунитет (Т и В клетъчни отговори) не са подробно проучени, способността му да модулира вродените имунни отговори може индиректно да повлияе на адаптивните имунни отговори.
В допълнение към пряката си антимикробна активност, той проявява и противовъзпалителни свойства. Това е важно за предотвратяване на прекомерно възпаление, което може да увреди тъканите и органите. Чрез регулиране на възпалителните пътища, той допринася за поддържане на имунната хомеостаза.
Окончателно решение
Терапия при инфекциозни болести
Чрез засилване на имунния отговор може да се използва като адювантна терапия за подобряване на ефикасността на антибиотиците или ваксините.
Лечение на автоимунни заболявания
Чрез модулиране на имунните отговори, той може да бъде полезен при лечението на автоимунни заболявания.
Лечение на рак
Въпреки че директните антитуморни ефекти не са убедително доказани, неговите имуномодулиращи свойства могат да бъдат използвани.
Индолицидине естествен антимикробен пептид (AMP), съставен от 13 аминокиселини, първоначално изолиран от говежди неутрофили. Неговата уникална структура на триптофан (Trp) и пролин (Pro) му придава широко{2}}спектърно антибактериално, антивирусно и противогъбично действие, както и инхибиращ ефект върху някои ракови клетки. Поради неговата потенциална стойност за клинично приложение, синтезът и производството на индолицидин се превърнаха в изследователска гореща точка. Тази статия ще разработи информацията за производството от четири аспекта: химичен синтез, рекомбинантен експрес, оптимизация на модификацията и предизвикателства в широко-производството.
Метод на химичен синтез
Химическият синтез е основният метод за широко{0}}производство на индолицидин в лабораторията и е особено подходящ за изследвания на структурни модификации.
Пептиден синтез в твърда фаза (SPPS)
Принцип:Въз основа на Fmoc (флуорен метоксикарбонил) или Boc (tert-бутоксикарбонил) защитни стратегии, пептидните вериги постепенно се сглобяват върху смолата.
стъпки:
Избор на смола:Често използваните смоли са амидна смола Rink или смола Wang.
Аминокиселинно свързване:13 аминокиселини са свързани в последователност (последователност: ILPWKWPWWPWRR-NH₂), а триптофанът (W) изисква специална защита (като Boc-Trp(Boc)-OH).
Рязане и пречистване:Пептидните вериги се нарязват с помощта на трифлуорооцетна киселина (TFA) и след това се пречистват чрез високо{0}}течна хроматография (HPLC) (чистотата обикновено е > 95%).
Предимства:Висока гъвкавост, позволяваща въвеждането на не-естествени аминокиселини или модифициращи групи.
Недостатък:Висока цена, неподходяща-за широкомащабно производство.
Синтез в течна{0}}фаза
Този метод е подходящ за свързване на къси пептидни фрагменти, но по-рядко се използва за синтеза на индолицидин.
Рекомбинантен експресен метод
За да намалят разходите и да постигнат широкомащабно-производство, изследователите се опитаха да експресират индолицидин чрез рекомбинация на микробни или клетъчни системи.
Прокариотна експресна система
Бактерии гостоприемници: Escherichia coli (E. coli) е най-често използваният гостоприемник, но трябва да се обърне внимание на следните проблеми:
Токсичност: Индолицидинът има убиващ ефект върху клетките гостоприемници. Експресното време трябва да бъде стриктно контролирано с помощта на индуцируеми промотори (като T7 или araBAD). Разтворимост: Склонни да образуват тела на включване. Fusion тагове (като SUMO, Trx) са необходими за подобряване на разтворимостта. Целевият пептид може да бъде освободен чрез ензимно разцепване впоследствие. Оптимизиране на процеса: Експресирането при ниска температура (20-25 градуса) води до намаляване на образуването на включващи тела. Секреционният сигнален пептид (като PelB) се използва за секретиране на пептида в периплазменото пространство, като по този начин намалява вътреклетъчната токсичност.
Еукариотна експресна система
Система от дрожди (като Pichia pastoris):
Предимство: Възможност за пост{0}}транслационна модификация, подходяща за комплексни пептиди.
Предизвикателство: Индолицидинът може да се разгради от протеази на дрожди, така че трябва да се използва щам-с дефицит на протеаза.
Клетки от бозайници: Прекалено скъпи, предназначени единствено за изследователски цели.
Обработка надолу по веригата
Разрушаване и улавяне на клетки: Клетките се разрушават чрез ултразвук или хомогенизиране под високо-налягане и слетият протеин се пречиства чрез афинитетна хроматография.
Ензимно разцепване и пречистване: Използвайте ентерокиназа или SUMO протеаза, за да премахнете етикетите, и след това извършете HPLC пречистване с обърната-фаза на целевите пептиди.
Структурна модификация и оптимизация
Естественият индолицидин проявява хемолитична токсичност и нестабилност на протеиназата и следователно изисква модификация за подобряване на ефективността му.
Замяна на аминокиселини
Намалете токсичността: Заменете Arg (R) с хидрофобни аминокиселини (като Ala), намалявайки взаимодействието с клетъчните мембрани на бозайниците.
Подобряване на стабилността: Въведете D-тип аминокиселини или -аминокиселинни резистентни протеини, за да устоите на протеазното разграждане.
Липидиране/ПЕГилиране
N{0}}терминалното ацетилиране или свързването на полиетилен гликол (PEG) удължава полуживота-.
Хетеродипептиден дизайн
Сливане с други AMP фрагменти (като LL-37) за подобряване на активността или разширяване на антибактериалния спектър.
Предизвикателства на широкомащабното-производство
Контрол на разходите
Химичен синтез: Цената на грам може да достигне няколко хиляди долара, което не е подходящо за клинични нужди. Реорганизация на експрес: Процесът на ферментация трябва да бъде оптимизиран (като чрез култивиране с висока -плътност), за да се увеличи производството.
Контрол на качеството
Изисквания за чистота: Медицинските пептиди трябва да отговарят на стандартите на FDA/EMA (примеси < 0,1%). Анализ на активността: Минималната инхибираща концентрация (MIC) и тестът за хемолиза (HC₅₀) са ключовите индикатори.
Правила и безопасност
Необходимо е да се проведат предклинични токсикологични оценки, особено за имуногенност и дългосрочна -токсичност.
Бъдеща перспектива
Синтез -без клетки: Бързо производство с помощта на in vitro транслационна система, като се избягва токсичността на гостоприемника. Доставка на наноносител: Подобряване на насочването чрез комбиниране на липозоми или полимери.
AI-подпомогнат дизайн: Прогнозиране на ефективни и ниско{1}}токсични варианти чрез машинно обучение.
Производството наиндолицидинизисква баланс между прецизността на химическия синтез и мащабируемостта на рекомбинантната експресна и нанотехнология), се очаква клиничното му приложение да бъде насърчавано.
ЧЗВ
Индолцидинът е вид естествен активен антимикробен пептид с отлична широко{0}}спектърна антибактериална активност. Той може ефективно да инхибира и елиминира различни грам-положителни бактерии, грам-отрицателни бактерии и частични гъбички, а също така притежава определени противов-възпалителни ефекти. Може да потисне освобождаването на възпалителни фактори, да облекчи локалните възпалителни лезии и да поддържа стабилно физиологично състояние на организмите.
Той има богата стойност на приложение в множество индустрии. Може да се използва като високо{1}}ефективна антибактериална суровина за хранителни добавки за животни за намаляване на процента на заразяване на добитъка и птиците. Освен това може да се прилага и в ежедневна химическа антисептика, биомедицински изследвания и продукти за външна грижа за кожата, като играе безопасна и стабилна антибактериална и защитна роля.
За разлика от традиционните химични бактериостатични агенти, Indolcidin се характеризира с нисък риск от лекарствена резистентност и добра биосъвместимост. Той действа бързо върху патогенни микроорганизми с лека ефикасност, няма да увреди лесно нормалните тъканни клетки и притежава добра термична стабилност и киселинно-основна толерантност, което е удобно за обработка на формула и дългосрочно-съхранение в различни препарати.
Популярни тагове: indolicidin cas 140896-21-5, доставчици, производители, фабрика, търговия на едро, купуване, цена, насипно състояние, за продажба