ایندولیسیدینیک پپتید کوتاه با فعالیت ضد باکتریایی است که متعلق به یک نوع پپتید ضد میکروبی طبیعی است. این اسیدهای آمینه که از 13 باقیمانده اسید آمینه تشکیل شده اند، از طریق پیوندهای پپتیدی به یکدیگر متصل می شوند تا یک زنجیره پپتیدی فشرده را تشکیل دهند. در محلول، یک ترکیب مارپیچ ارائه می کند که تعامل آن را با سایر مولکول ها یا ساختارهای سلولی تسهیل می کند. با توجه به ترکیب و توالی اسید آمینه خاص خود، می تواند به طور انتخابی به اهداف موجود در موجودات متصل شود و در نتیجه فعالیت ضد باکتریایی خود را اعمال کند. در شرایط مناسب می تواند ثبات ساختار و فعالیت خود را حفظ کند. با این حال، در دماهای بالاتر، پیوندهای پپتیدی آن ممکن است مختل شود و منجر به تغییرات ساختاری و از دست دادن فعالیت شود. بنابراین در تحقیق و کاربرد کنترل دمای آزمایشی برای اطمینان از پایداری و فعالیت آن ضروری است. به عنوان یک پپتید ضد میکروبی طبیعی، عملکردهای مختلفی مانند ضد باکتری، تنظیم ایمنی، ضد تومور و ضد ویروس دارد.
درب بطری و چوب پنبه سفارشی
|
|
|
|
فرمول شیمیایی |
C100H132N26O13 |
|
جرم دقیق |
1905 |
|
وزن مولکولی |
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%) |
|
تجزیه و تحلیل عنصری |
C, 63.01; H, 6.98; N, 19.10; O, 10.91 |
فعالیت ضد باکتریایی
ایندولیسیدینفعالیت ضد باکتریایی گسترده-در برابر طیف وسیعی از میکروارگانیسمها، از جمله باکتریهای گرم-منفی هوازی، باکتریهای گرم{{2} مثبت و قارچها از خود نشان میدهد. این طیف وسیع فعالیت، آن را به یک کاندید امیدوارکننده برای درمان ضد میکروبی تبدیل می کند.
نفوذپذیری غشا
ساختار شیمیایی منحصر به فرد، غنی از بقایای تریپتوفان و با پایانه کربوکسیل آمید شده، به آن اجازه می دهد تا به غشای سلولی باکتری نفوذ کند و یکپارچگی آنها را مختل کند. این منجر به خروج محتویات باکتری شده و در نهایت منجر به مرگ باکتری می شود.
اتصال DNA و مهار تکثیر
مطالعات نشان دادهاند که میتواند به DNA مارپیچ دوگانه متصل شود و احتمالاً تعداد زیادی آنزیم مرتبط با پردازش DNA را مهار کند. به طور خاص، موتیف ساختاری PW-WP در وسط سیزده-پپتید یک عنصر ساختاری ویژه است که میتواند مارپیچ دوگانه DNA را تشکیل دهد و پایداری آن را افزایش داده و از تکثیر و رونویسی DNA جلوگیری کند.
آزمایشهای آزمایشگاهی توانایی باکتریکشی بالای آن را با از بین بردن تقریباً- سویههای بیماریزای رایج مانند اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس نشان دادهاند. این اثربخشی پتانسیل آن را به عنوان یک عامل ضد میکروبی برجسته می کند.
محدودیت ها و توسعه مشتقات
علیرغم فعالیت ضد باکتریایی قابل توجه آن، کاربرد بالینی آن به دلیل سمیت سلولی آن برای گلبول های قرمز محدود است که به راحتی می تواند باعث همولیز شود. علاوه بر این، تمایل بالای آن برای اتصال به لیپوپلی ساکاریدهای سطحی، در حالی که به اثر ضد باکتریایی آن کمک می کند، ممکن است منجر به ایجاد مقاومت دارویی در پاتوژن های خاص شود.
برای غلبه بر این محدودیت ها، محققان مشتقات و آنالوگ های مختلفی را توسعه داده اند. به عنوان مثال، Indolicidin acetate و Indolicidin TFA مشتقاتی هستند که از طریق اصلاح شیمیایی به دست می آیند که فعالیت ضد باکتریایی خود را حفظ می کنند و در عین حال سمیت را برای گلبول های قرمز کاهش می دهند. علاوه بر این، برخی از مطالعات تلاش کرده اند تا با تغییر توالی اسیدهای آمینه، طیف ضد باکتریایی را افزایش داده و سمیت سلولی را کاهش دهند، مانند X{2}}indolicidin که از اکسید کردن دو زنجیره جانبی حلقه ایندول تشکیل می شود و توالی اسید آمینه و فعالیت ضد باکتریایی یکسانی را حفظ می کند و در عین حال به پروتئاز مقاوم است.
|
|
|
اثرات ضد ویروسی
ایندولیسیدینهمچنین خواص ضد ویروسی، به ویژه در برابر ویروس های خاصی مانند HIV-1 و ویروس هرپس سیمپلکس را نشان می دهد. مکانیسم ضد ویروسی آن تا حدودی با عملکرد ضد قارچی آن متفاوت است. مطالعات نشان داده اند که می تواند مستقیماً به DNA متصل شود و به جای اتصال به خود اینتگراز، در تشکیل کمپلکس های اینتگراز-DNA دخالت می کند. این اتصال ممکن است طیف وسیعی از آنزیم های مرتبط با پردازش DNA را مهار کند، در نتیجه از تکثیر ویروس جلوگیری می کند.
مهار HIV-1
مشخص شده است که به طور موثری از تکثیر HIV-1 جلوگیری می کند. غلظت ضد ویروسی مورد نیاز بیشتر از فعالیت ضد باکتریایی و ضد قارچی است. به عنوان مثال، غلظت 333 میکروگرم بر میلیلیتر میتواند HIV-1 را با مقدار IC50 از 67 تا 100 میکروگرم در میلیلیتر در دمای 37 درجه مهار کند. قرار گرفتن در معرض آن به مدت 5 دقیقه در دمای 37 درجه می تواند 50 درصد از تکثیر ویروس HIV را مهار کند، در حالی که فعالیت کامل ضد ویروسی تقریباً به 60 دقیقه نیاز دارد.
مکانیسم عمل
تحقیقات نشان میدهد که به DNA، بهویژه دامنه ساختاری PW{0}}WP در پپتید ایندولیسیدین سیزده- متصل میشود، که میتواند اطراف مارپیچ دوگانه DNA B{- بپیچد و پایداری آن را افزایش داده و از تکثیر و رونویسی DNA جلوگیری کند. این توانایی اتصال برای فعالیت ضد ویروسی آن بسیار مهم است.
|
|
|
اثرات تعدیل کننده ایمنی
ایندولیسیدیننشان داده شده است که واکنش سیستم ایمنی را تقویت می کند و به بدن در مقاومت بهتر در برابر عفونت ها و بیماری ها کمک می کند. این به توانایی آن در تعامل با سلول های ایمنی و تحریک آنها برای ایجاد یک دفاع قوی تر نسبت داده می شود.
سیتوکین ها مولکول های سیگنالی هستند که در تنظیم ایمنی نقش اساسی دارند. این می تواند بر تولید سیتوکین ها، مانند اینترلوکین ها و کموکاین ها، که در تنظیم پاسخ های ایمنی نقش دارند، تأثیر بگذارد. با تعدیل محیط سیتوکین، می تواند تعادل ایمنی را به سمت وضعیت مطلوب تری برای مبارزه با پاتوژن ها یا تومورها تغییر دهد.
سلول های ایمنی ذاتی مانند نوتروفیل ها، ماکروفاژها و سلول های کشنده طبیعی (NK) اولین خط دفاعی در برابر عفونت ها هستند. می تواند فعالیت این سلول ها را افزایش دهد و آنها را در کشتن پاتوژن ها یا هدف قرار دادن سلول های غیر طبیعی موثرتر کند.
اگرچه اثرات مستقیم بر ایمنی انطباقی (پاسخ های سلول های T و B) به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته است، توانایی آن در تعدیل پاسخ های ایمنی ذاتی ممکن است به طور غیر مستقیم بر پاسخ های ایمنی تطبیقی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، با افزایش فعالسازی و مهاجرت سلولهای دندریتیک، میتواند تولید آنتیژن{1}} پاسخهای اختصاصی سلول T را افزایش دهد.
علاوه بر فعالیت ضد میکروبی مستقیم، خواص ضد التهابی نیز از خود نشان میدهد. این برای جلوگیری از التهاب بیش از حد، که می تواند به بافت ها و اندام ها آسیب برساند، مهم است. با تنظیم مسیرهای التهابی، به حفظ هموستاز ایمنی کمک می کند.
راه حل نهایی
درمان کمکی در بیماری های عفونی
با تقویت پاسخ ایمنی، می توان از آن به عنوان یک درمان کمکی برای بهبود کارایی آنتی بیوتیک ها یا واکسن ها استفاده کرد.
درمان بیماری های خود ایمنی
با تعدیل پاسخ های ایمنی، ممکن است در درمان بیماری های خود ایمنی، مانند آرتریت روماتوئید یا لوپوس اریتماتوز سیستمیک، که در آن سیستم ایمنی به بافت های سالم حمله می کند، مفید باشد.
درمان سرطان
اگرچه اثرات ضد توموری مستقیم به طور قطعی نشان داده نشده است، اما از خواص تعدیل کننده ایمنی آن می توان برای تقویت ایمنی ضد توموری میزبان استفاده کرد.
ایندولیسیدینیک پپتید ضد میکروبی طبیعی (AMP) متشکل از 13 اسید آمینه است که در اصل از نوتروفیل های گاوی جدا شده است. ساختار منحصربهفرد تریپتوفان (Trp) و پرولین (Pro) آن را دارای فعالیتهای ضد باکتریایی، ضد ویروسی و ضد قارچی با طیف وسیع-و همچنین اثرات بازدارنده بر روی برخی از سلولهای سرطانی میکند. با توجه به ارزش کاربرد بالینی بالقوه آن، سنتز و تولید Indolicidin به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده است. این مقاله در مورد اطلاعات تولید از چهار جنبه توضیح خواهد داد: سنتز شیمیایی، بیان نوترکیب، بهینهسازی اصلاح، و چالشهای تولید در مقیاس بزرگ.
روش سنتز شیمیایی
سنتز شیمیایی روش اصلی برای تولید-در مقیاس بزرگ Indolicidin در آزمایشگاه است و به ویژه برای مطالعات اصلاح ساختاری مناسب است.
سنتز پپتید فاز جامد (SPPS)
اصل:بر اساس استراتژیهای حفاظتی Fmoc (فلورن متوکسی کربونیل) یا Boc (ترت-بوتوکسی کربونیل)، زنجیرههای پپتیدی به تدریج روی رزین جمع میشوند.
مراحل:
انتخاب رزین:رزین های رایج مورد استفاده رزین آمید رینک یا رزین وانگ هستند.
جفت شدن اسید آمینه:13 اسید آمینه به ترتیب به هم متصل شده اند (توالی: ILPWKWPWWPWRR-NH2)، و تریپتوفان (W) به حفاظت خاصی نیاز دارد (مانند Boc-Trp(Boc)-OH).
برش و تصفیه:زنجیرههای پپتیدی با استفاده از تری فلورواستیک اسید (TFA) بریده میشوند و سپس با کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) خالص میشوند (خلوص معمولاً > 95٪).
مزایا:انعطافپذیری بالا، امکان معرفی اسیدهای آمینه غیر طبیعی یا گروههای اصلاحکننده-.
عیب:هزینه بالا، برای تولید-در مقیاس بزرگ مناسب نیست.
سنتز فاز مایع-
این روش برای اتصال قطعات کوتاه پپتیدی مناسب است، اما کمتر برای سنتز Indolicidin استفاده می شود.
روش بیان نوترکیب
برای کاهش هزینهها و دستیابی به تولید در مقیاس بزرگ، محققان تلاش کردهاند ایندولیسیدین را از طریق نوترکیبی سیستمهای میکروبی یا سلولی بیان کنند.
سیستم بیان پروکاریوتی
باکتری میزبان: اشریشیا کلی (E. coli) متداول ترین میزبان مورد استفاده است، اما مسائل زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
سمیت: ایندولیسیدین اثر کشنده بر سلول های میزبان دارد. زمان بیان باید به شدت با استفاده از پروموترهای القایی (مانند T7 یا araBAD) کنترل شود.
حلالیت: مستعد تشکیل اجسام انکلوژن. برچسب های فیوژن (مانند SUMO، Trx) برای افزایش حلالیت مورد نیاز هستند. پپتید هدف می تواند از طریق شکاف آنزیمی متعاقباً آزاد شود.
بهینه سازی فرآیند:
بیان در دمای پایین (20-25 درجه) منجر به کاهش تشکیل اجسام انکلوژن می شود.
پپتید سیگنال ترشحی (مانند PelB) برای ترشح پپتید در فضای پری پلاسمیک استفاده می شود و در نتیجه سمیت داخل سلولی را کاهش می دهد.
سیستم بیان یوکاریوتی
سیستم مخمر (مانند Pichia pastoris):
مزیت: قابلیت ویرایش ترجمهای{0}، مناسب برای پپتیدهای پیچیده.
چالش: ایندولیسیدین ممکن است توسط پروتئازهای مخمر تجزیه شود، بنابراین باید از یک سویه{0}}کمبود پروتئاز استفاده شود.
سلول های پستانداران: بسیار پرهزینه، صرفا برای اهداف تحقیقاتی در نظر گرفته شده است.
پردازش پایین دست
از هم گسیختگی و جذب سلولی: سلول ها با استفاده از امواج فراصوت یا همگن سازی با فشار{0} بالا مختل می شوند و پروتئین فیوژن از طریق کروماتوگرافی میل ترکیبی خالص می شود.
جداسازی و خالصسازی آنزیمی: از انتروکیناز یا پروتئاز SUMO برای حذف برچسبها استفاده کنید، و سپس پاکسازی فاز معکوس HPLC پپتیدهای هدف را انجام دهید.
اصلاح و بهینه سازی سازه
Indolicidin طبیعی سمیت همولیتیک و بی ثباتی پروتئیناز را نشان می دهد و بنابراین برای بهبود عملکرد خود نیاز به اصلاح دارد.
جایگزینی اسید آمینه
کاهش سمیت: Arg (R) را با آمینو اسیدهای آبگریز (مانند Ala) جایگزین کنید و تعامل با غشای سلولی پستانداران را کاهش دهید.
افزایش پایداری: برای مقاومت در برابر تخریب پروتئاز، اسیدهای آمینه نوع D یا پروتئینهای مقاوم به اسید آمینه -را معرفی کنید.
لیپیداسیون/PEGylation
N-استیلاسیون پایانی یا اتصال پلی اتیلن گلیکول (PEG) نیمه عمر را طولانی می کند.
طراحی هترودی پپتید
ادغام با سایر قطعات AMP (مانند LL-37) برای افزایش فعالیت یا گسترش طیف ضد باکتری.
چالشهای تولید-در مقیاس بزرگ
کنترل هزینه
سنتز شیمیایی: هزینه هر گرم می تواند به چندین هزار دلار برسد که برای نیازهای بالینی مناسب نیست.
سازماندهی مجدد بیان: برای افزایش تولید، فرآیند تخمیر باید بهینه شود (مانند کشت با تراکم بالا).
کنترل کیفیت
الزامات خلوص: پپتیدهای دارویی باید با استانداردهای FDA/EMA مطابقت داشته باشند (ناخالصی <0.1٪).
سنجش فعالیت: حداقل غلظت مهاری (MIC) و تست همولیز (HC50) شاخص های کلیدی هستند.
مقررات و ایمنی
انجام ارزیابی های سم شناسی پیش بالینی، به ویژه برای ایمنی زایی و سمیت طولانی مدت، ضروری است.
چشم انداز آینده
سنتز رایگان سلولی: تولید سریع با استفاده از سیستم ترجمه آزمایشگاهی، اجتناب از سمیت میزبان.
تحویل نانوحامل: افزایش هدف گیری با ترکیب لیپوزوم ها یا پلیمرها.
طراحی به کمک هوش مصنوعی-: پیشبینی انواع کارآمد و کم{1}}از طریق یادگیری ماشین.
نتیجه گیری
تولید ازایندولیسیدیننیاز به تعادل بین دقت سنتز شیمیایی و مقیاس پذیری بیان نوترکیب دارد. انتظار می رود در آینده، از طریق یکپارچه سازی بین رشته ای (مانند زیست شناسی مصنوعی و نانوتکنولوژی)، کاربرد بالینی آن ارتقا یابد.
تگ های محبوب: indolicidin cas 140896-21-5، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، عمده فروشی، خرید، قیمت، عمده، برای فروش