Циклические липопептиды (ЦЛП) представляют собой микробные поверхностно-активные соединения, продуцируемые широким спектром микроорганизмов. Считается, что в некоторых случаях антимикробная активность ЦЛП связана с нарушением целостности мембран клеток-мишеней вследствие формирования ион-проводящих пор или мицелл. Ввиду распространяющейся резистентности патогенных микроорганизмов к используемым в клинической практике антибиотикам, ЦЛП выступают наиболее перспективным классом новых антимикробных агентов. В этой связи актуальной задачей фармакохимии является установление липидных детерминант регуляции порообразующей активности этих соединений. В качестве модели использовали плоские липидные бислои, сформированные по методу Монтала и Мюллера.

В ходе исследований было установлено, что уменьшение электрического потенциала внутри мембраны приводит к росту числа каналов, сформированных липопептидом Pseudomonas syringae сирингомицином Е (СМЕ). В то же время, рост латерального давления в бислое вызывает противоположный эффект. В свою очередь, местные анестетики способны стерически блокировать СМЕ-канал.

Показано, что обязательным условием возникновения пор, образуемых фенгицином, выделенным из Bacillus subtillis, является присутствие отрицательно заряженных липидов в составе мембраны. Введение в систему модификаторов, обладающих разобщающим действием на мембранные липиды, приводит к росту порообразующей активности этого липопептида.

Обнаружено, что липопептид Bacillus polymyxa полимиксин Б (ПМБ) преимущественно взаимодействует с отрицательно заряженными липидами мембран. Присутствие липидов, индуцирующих отрицательную спонтанную кривизну липидных монослоев, вызывает, в свою очередь, снижение порообразующей активности ПМБ. Обнаружена высокая кооперативность связывания ПМБ с липидными бислоями, содержащими Кдо2-липид А. Ингибирование активности липопептида в присутствии дегликозилированного аналога липида А может свидетельствовать о значительной роли сахарных остатков липополисахаридов наружной мембраны грамотрицательных бактерий в олигомеризации ПМБ.

Таким образом, показана возможность регуляции порообразующей активности ЦЛП за счёт изменений эластических и электрических свойств мембраны. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ № 22-15-00417.

Cyclic lipopeptides (CLPs) are microbial surfactants produced by a wide variety of microorganisms. It is believed that the antimicrobial activity of CLPs is associated with a disorganization of target cell membranes due to the formation of ion-permeable pores or micelles. In light of the increasing resistance of pathogenic microorganisms CLPs are the most promising class of new antimicrobial agents. In this regard, an urgent task of pharmacochemistry is to establish lipid determinants of the regulation of the pore-forming activity of these compounds.

Using Montall and Muller technique it was found that a decrease in the boundary potential of the membrane leads to an increase in the number of channels formed by the syringomycin E (SRE) produced by Pseudomonas syringae. An increase in lateral pressure in the lipid bilayer causes the opposite effect. In turn, local anesthetics are able to block the SRE channel.

It was shown that the presence of the negatively charged lipids in the membrane is the crucial factor for ion-permeable pores induced by fengycin isolated from Bacillus subtillis. The introduction of modifiers causing disordering of membrane lipids, leads to an increase in the pore-forming activity of the lipopeptide.

The lipopeptide polymyxin B (PMB) of Bacillus polymyxa was found to interact predominantly with negatively charged membrane lipids. Phospholipids induced packing stress in the lipid headgroups region cause a decrease in the pore-forming activity of PMB. The dependences of the PMB-induced transmembrane conductance on the concentration of the antibiotic revealed a high cooperativity of binding to Kdo2-lpipd A-containing bilayers and a relatively low cooperativity to a deglycosylated analogue of lipid A. This may indicate a significant role of sugar residues of lipopolysaccharides of the outer membrane of Gram-negative bacteria in the oligomerization of PMB.

Thus, the possibility of regulation of the pore-forming activity of CLPs due to changes in the elastic and electrical properties of the membrane was demonstrated. This work was supported by The Russian Foundation of Science (22-15-00417)