stringtranslate.com

Полилизин

Полилизин относится к нескольким типам гомополимеров лизина , которые могут отличаться друг от друга с точки зрения стереохимии (D/L; форма L является естественной и обычно предполагаемой) и положения связи (α/ε). Из этих типов только ε-поли-L-лизин производится естественным путем.

Химическая структура

Аминокислота-предшественник лизин содержит две аминогруппы : одну у α-углерода и одну у ε-углерода. Любой из них может быть местом полимеризации , приводящей к образованию α-полилизина или ε-полилизина. Полилизин — гомополипептид, принадлежащий к группе катионных полимеров : при pH 7 полилизин содержит положительно заряженную гидрофильную аминогруппу.

Структура α-полилизина

α-Полилизин представляет собой синтетический полимер, который может состоять либо из L -лизина, либо из D -лизина. «L» и «D» относятся к хиральности центрального углерода лизина. В результате образуются поли- L -лизин (PLL) и поли- D -лизин (PDL) соответственно. [1]

ε-Полилизин (ε-поли- L -лизин, EPL) обычно получают в виде гомополипептида, содержащего примерно 25–30 остатков L -лизина. [2] Согласно исследованиям, ε-полилизин электростатически адсорбируется на поверхности клеток бактерий с последующим снятием внешней мембраны . В конечном итоге это приводит к аномальному распределению цитоплазмы , вызывающему повреждение бактериальной клетки [3] , образующееся в результате бактериальной ферментации. ε-Поли- L -лизин используется в качестве натурального консерванта в пищевых продуктах.

Производство

Производство полилизина путем естественной ферментации наблюдается только у штаммов бактерий рода Streptomyces . Streptomyces albulus чаще всего используется в научных исследованиях, а также используется для коммерческого производства ε-полилизина.

α-Полилизин получают синтетически путем основной реакции поликонденсации . [5]

История

Производство ε-полилизина путем естественной ферментации было впервые описано исследователями Сёдзи Сима и Хейити Сакаи в 1977 году. [2] С конца 1980-х годов ε-полилизин был одобрен Министерством здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии в качестве консерванта в еда. В январе 2004 года ε-полилизин стал общепризнанным безопасным (GRAS) и сертифицированным в США. [6]

ε-Полилизин

В еде

ε-Полилизин коммерчески используется в качестве пищевого консерванта в Японии, Корее и в импортных товарах, продаваемых в США. Пищевые продукты, содержащие полилизин, в основном встречаются в Японии. Полилизин широко используется в пищевых продуктах, таких как вареный рис, вареные овощи, супы, лапша и нарезанная рыба ( суши ). [7]

В литературных исследованиях сообщается об противомикробном действии ε-полилизина в отношении дрожжей , грибов , грамположительных и грамотрицательных бактерий . [8]

Полилизин имеет светло-желтый цвет и слегка горьковатый вкус как в порошкообразной, так и в жидкой форме.

α-Полилизин

В тканевой культуре

α-Полилизин обычно используется для покрытия тканевой культуральной посуды в качестве фактора прикрепления, который улучшает адгезию клеток. Это явление основано на взаимодействии положительно заряженного полимера и отрицательно заряженных клеток или белков. Хотя аминокислота-предшественник поли- L -лизина (PLL) встречается в природе, предшественник поли- D -лизина (PDL) является искусственным продуктом. Поэтому считается, что последний устойчив к ферментативному расщеплению и поэтому может продлевать адгезию клеток. [9]

Полилизин в доставке лекарств

Полилизин обладает высокой плотностью положительного заряда, что позволяет ему образовывать растворимые комплексы с отрицательно заряженными макромолекулами . [10] Гомополимеры или блок-сополимеры полилизина широко используются для доставки ДНК [11] и белков. [12] Также было показано, что наночастицы на основе полилизина пассивно накапливаются в поврежденных участках кровеносных сосудов после инсульта за счет включения в новообразованный тромб , [13] что предлагает новый способ доставки терапевтических агентов конкретно к местам повреждения после инсульта. повреждение сосудов.

Химическая модификация

В 2010 году гидрофобно модифицированный ε-полилизин был синтезирован путем взаимодействия EPL с октенилянтарным ангидридом (OSA). [14] Было обнаружено, что OSA-g-EPL имеют температуру стеклования ниже, чем EPL. Они смогли образовывать полимерные мицеллы в воде и снижать поверхностное натяжение воды, подтверждая свои амфифильные свойства. Также была исследована антимикробная активность OSA-g-EPL, и минимальные ингибирующие концентрации OSA-g-EPL против Escherichia coli O157:H7 остались такими же, как и у EPL. Таким образом, модифицированные EPL могут стать бифункциональными молекулами, которые можно будет использовать либо в качестве поверхностно-активных веществ или эмульгаторов при инкапсуляции водонерастворимых лекарств, либо в качестве противомикробных средств.

Рекомендации

  1. ^ Ситтерли, Г. (2008). Протокол прикрепления клеток поли-l-лизина. Биофайлы, 3(8), 12.
  2. ^ аб Шима, С. и Сакаи Х. (1977). «Полилизин, производимый Streptomyces». Сельскохозяйственная и биологическая химия . 41 (9): 1807–1809. дои : 10.1271/bbb1961.41.1807 .
  3. ^ Шима, С.; и другие. (1984). «Противомикробное действие ε-поли-L-лизина». Журнал антибиотиков . 37 (11): 1449–1455. дои : 10.7164/антибиотики.37.1449 . ПМИД  6392269.
  4. ^ Эом, К.Д.; Парк, С.М.; Тран, HD; Ким, MS; Ю, РН; Ю, Х. (2007). «Дендритные альфа, эпсилон-поли (L-лизин) как средства доставки антисмысловых олигонуклеотидов». Фармацевтические исследования . 24 (8): 1581–1589. doi : 10.1007/s11095-006-9231-y. PMID  17373579. S2CID  43190567.
  5. ^ «Поли-L-лизин и поли-D-лизин | Полимеры Аламанда - полиаминокислоты, превосходные по дизайну» .
  6. ^ Уведомление GRAS № GRN 000135. Архивировано 11 мая 2008 г. в Wayback Machine.
  7. ^ Хираки, Дж.; и другие. (2003). «Использование исследований ADME для подтверждения безопасности ε-полилизина в качестве консерванта в пищевых продуктах». Нормативная токсикология и фармакология . 37 (2): 328–340. дои : 10.1016/S0273-2300(03)00029-1. ПМИД  12726761.
  8. ^ Хираки, Дж. (1995). «Фундаментальные и прикладные исследования ε-полилизина». Журнал антибактериальных противогрибковых средств . 23 : 349–354.
  9. ^ Мазия, Д.; и другие. (1975). «Адгезия клеток к поверхностям, покрытым полилизином. Применение в электронной микроскопии». Журнал клеточной биологии . 66 (1): 198–200. дои : 10.1083/jcb.66.1.198. ПМК 2109515 . ПМИД  1095595. 
  10. ^ Пак, Тэ Гван; Чон, Джи Хун; Ким, Сун Ван (7 июля 2006 г.). «Современное состояние полимерных систем доставки генов». Обзоры расширенной доставки лекарств . 58 (4): 467–486. doi :10.1016/j.addr.2006.03.007. ISSN  0169-409X. ПМИД  16781003.
  11. ^ Кадлецова, Зузана; Раджендра, Яшас; Матаски, Маттиа; Балди, Люсия; Хакер, Дэвид Л.; Вурм, Флориан М.; Клок, Харм-Антон (10 августа 2013 г.). «Доставка ДНК с помощью гиперразветвленного полилизина: сравнительное исследование с линейным и дендритным полилизином». Журнал контролируемого выпуска . 169 (3): 276–288. doi : 10.1016/j.jconrel.2013.01.019. ISSN  1873-4995. ПМИД  23379996.
  12. ^ Цзян, Юхан; Арунлёут, Фонпасонг; Райнер, Стивен; Бэ, Юнсу; Кабанов Александр Владимирович; Миллиган, Кэрол; Маникам, Девика С. (10 июня 2016 г.). «Нанозим СОД1 со сниженной токсичностью и накоплением МПС». Журнал контролируемого выпуска . 231 : 38–49. doi :10.1016/j.jconrel.2016.02.038. ISSN  1873-4995. ПМИД  26928528.
  13. ^ Цзян, Юхан; Брынских Анна М.; С-Маникам, Девика; Кабанов, Александр В. (10 сентября 2015 г.). «Нанозим SOD1 спасает ишемизированный мозг, локально защищая сосуды головного мозга». Журнал контролируемого выпуска . 213 : 36–44. doi : 10.1016/j.jconrel.2015.06.021. ISSN  1873-4995. ПМЦ 4684498 . ПМИД  26093094. 
  14. ^ Ю и др., J. Agri Food Chem, 27 января 2010 г.; 58 (2): 1290-5.