CC BY
147
DOI: 10.24411/0235-2990-2019-10044
Антимикробная активность вторичных метаболитов морских бактерий
*Б. Г. АНДРЮКОВ1, В. В. МИХАЙЛОВ2, Н. Н. БЕСЕДНОВА1
1 Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
2 Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова ДВО РАН, Владивосток
Antimicrobial Activity of Secondary Metabolites of Marine Bacteria
*B. G. ANDRYUKOV1, V. V. MIKHAILOV2, N. N. BESEDNOVA1
1 G. P. Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok
2 G. B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, Vladivostok
В последние десятилетия сформировалась опасная тенденция появления и распространения штаммов патогенных бактерий, резистентных к современным антибиотикам. Это создаёт угрозу не только для общественного здравоохранения, но и для человечества в целом. В качестве реальной альтернативы традиционным антибиотикам внимание исследователей всё большее внимание привлекают морские биоресурсы, которые являются ценным источником биологически активных соединений с высоким фармакологическим потенциалом. Вторичные метаболиты, являющиеся важными продуктами жизнедеятельности морских микроорганизмов и обладающие широким спектром антибиотической активности, в последние 10—15 лет привлекают к себе большое внимание. Эти природные пептидные субстанции играют важную роль в физиологии бактерий, участвуя в меж- и внутривидовой коммуникациях, размножении и конкуренции за питательные вещества и пространство. Установлено, что для продукции вторичных метаболитов морские бактерии, как и многие патогены и комменсалы человека, используют сложные механизмы нерибосомального биосинтеза, что обеспечивает чрезвычайное структурное разнообразие этих природных белковых субстанций, а также широкий спектр их фармакологической активности. В условиях нарастающей глобальной антибиотикорезистентности возбудителей инфекционных заболеваний вторичные метаболиты морских бактерий являются ценным ресурсом для поиска новых антибиотических средств. Целью настоящего обзора явилось обобщение современных научных данных о структуре и фармакологической активности вторичных метаболитов морских бактерий, а также о нерибосомальных механизмах их биосинтеза, являющихся новыми мишенями антибактериальной стратегии.
Ключевые слова: антибактериальные стратегии, морские бактерии, вторичные метаболиты, нерибосомальный биосинтез.
In recent decades, a dangerous tendency has formed for the emergence and spread of strains of pathogenic bacteria resistant to modern antibiotics. This poses a threat not only to public health, but also to humanity as a whole. Marine bioresources are attracting increasing attention of researchers as a real alternative to traditional antibiotics and a valuable source of biologically active compounds with high pharmacological potential. Secondary metabolites, which are important metabolic products of marine microorganisms and possessing a broad spectrum of antibiotic activity, have attracted increasing attention in the last 10—15 years. These natural peptide substances play an important role in the physiology of bacteria, participating in inter- and intraspecific communication, reproduction, and competition for nutrients and space. It has been established that marine bacteria, like many human pathogens and commensals, use the complex mechanisms of non-ribosomal biosynthesis for the production of secondary metabolites, which ensures the extraordinary structural diversity of these natural protein substances, as well as a wide range of their pharmacological activity. Under the conditions of increasing global antibiotic resistance of infectious agents, secondary metabolites of marine bacteria are a valuable source for finding new antibiotic agents. The purpose of this review was to summarize current scientific data on the structure and pharmacological activity of secondary metabolites of marine bacteria, as well as on the non-ribo-somal mechanisms of their biosynthesis, which are the new targets of antibacterial strategy.
Keywords: antibacterial strategies, marine bacteria, secondary metabolites, non-ribosomal biosynthesis.
Введение
Несмотря на значительный прогресс в медицине, диагностике и лечении инфекционныгх заболеваний, патогенные микроорганизмы по-прежнему представляют серьёзную угрозу для мирового сообщества. Их влияние велико как в развивающихся
© Коллектив авторов, 2019
*Адрес для корреспонденции: e-mail: [email protected]
странах из-за ограниченного доступа к лекарствам, так и в развитых государствах, где бесконтрольное применение антибиотиков привело к широкому распространению мультирезистентныж бактерий. Стратегия создания новыгх синтетических антибиотиков путём модификации существующих при-родныгх себя не оправдывает: патогенные микроорганизмы адаптируются к новым препаратам уже после первыж испытаний. Мировая общественность в лице Всемирной организации здравоохра-
нения выражает обоснованную тревогу за будущее человечества и призышает к поиску новыгх антими-кробныгх средств, способный стать альтернативой современным антибиотикам [1, 2]. Ряд перспективны« стратегий поиска новыгх антибиотических препаратов связан с использованием продуктов метаболизма морских бактерий.
Бактериальный метагеном синтезирует первичные метаболиты и трансформирует небольшие белковые молекулы во вторичные метаболиты, также назыгааемыге «специализированными метаболитами». Они играют важную роль в клеточном росте и передаче сигналов, поиске питательных веществ, внутри- и межвидовой коммуникации, и конкуренции, поэтому вызывают повышенный интерес исследователей, рассматривающих их в качестве потенциальных альтернатив традиционным антибиотикам. Особое значение приобретают исследования антибактериальной активности антимикробных пептидов, являющихся вторичными метаболитами морских микроорганизмов [3].
Ресурсами Мирового океана, который покрывает свыше 70% поверхности Земли, человечество научилось пользоваться давно, но к морским бактериям научно-исследовательский интерес появился в середине прошлого столетия, хотя отдельные работы, связанные с изучением биологической активности метаболитов этих микроорганизмов, появились только в конце XIX века. Установлено, что морская среда содержит огромное число микроорганизмов — около 3,67х1030 [4].
Немногочисленные исследования, проведённые в последние десятилетия, показали, что морская экосистема с её уникальным разнообразием условий обитания и многочисленной биотой является неисчерпаемым ресурсом биологически активных природных химических веществ. За последние несколько десятилетий в морских организмах были обнаружены многочисленные соединения с интересной фармацевтической активностью, которые могут стать источниками новых терапевтических препаратов [5—7]. В частности, большое внимание исследователей привлекают вторичные метаболиты морских бактерий с высокой антибактериальной активностью.
Эти вещества являются предметом широкого изучения интенсивно развивающихся в наши дни морской микробиологии и химии морских природных соединений, и вследствие своих уникальных свойств они стали одним из приоритетных направлений современной морской биотехнологии.
Цель обзора — обобщение современный научных данных о фармакологической активности вторичных метаболитов морских бактерий, а также о нерибосомальных механизмах их биосинтеза, являющихся новыми мишенями антибактериальной стратегии.
Поиск источников проводился в ресурсах Ко-крановской библиотеки (директория Wiley Online Library), EMBASE (EMBASE.com), PubMed, PubMed Central, EMBASE и MEDLINE, интегрированных на платформе Elsevier, CINAHL, Web of Science и Health Economic Evaluations. Ввиду болышого научного внимания к проблеме «анти-бактериалыные метаболиты» и «антибактериалы-ные пептиды» стратегия выборки определяласы поиском научных обзоров по словосочетаниям «морские бактерии и вторичные метаболиты» («marine bacteria and secondary metabolites»), «морские бактерии и антибактериалыные пептиды» («marine bacteria and antibacterial peptides») и «морские бактерии и нерибосомалыный биосинтез» («marine bacteria and non-ribosomal biosynthesis»), содержащимся в названии, аннотации и тематических каталогах. Глубина поиска — 2007-2019 гг.
1. Метаболиты бактерий
Бактерии живут в мире передачи и приёма химических сигналов, а сигналыными молекулами являются метаболиты, являющиеся конечными продуктами клеточного метаболизма. Метаболизм представляет собой совокупносты двух противоположны«, но взаимосвязанный процессов: энергетического (катаболизма) и конструктивного (анаболизма). Это непрерышныш и многокомпонентный биохимический процесс происходит в каждой бактериалыной клетке на протяжении всей жизни [8-10].
Конечные продукты метаболизма, представляющие собой неболышие пептидные молекулы, исполызуются в качестве субстратов для биохимических реакций или исполызуются микроорганизмами для обеспечения их жизнедеятелыности. Это огромный спектр чрезвычайно разнообразных по структурам и функциям молекул, толыко зарегистрированное число которых превышает 25000, что составляет менее 2% от общего количества природных метаболитов микроорганизмов, недоступных пока для исследований [9-11].
На основании функционалыных свойств и механизмов биосинтеза, метаболиты разделяют на первичные и вторичные. Первичные служат основным энергетическим источником для протекания различны« биохимических реакций и выполнения физиологических функций обеспечения жизнедеятелыности бактериалыных клеток, например, роста и развития. Вторичные метаболиты — это органические соединения со сложной химической структурой и разнообразными физиологическими функциями. Они необходимы для обеспечения стратегий выживания бактерий в неблагоприятных условиях и выступают в качестве посредников с внешней средой обитания и средств межклеточной коммуникации (табл. 1).
Таблица 1. Ключевые биохимические и физиологические свойства первичных и вторичных метаболитов бактерий [по 8]
Первичные метаболиты
Малые молекулы
Производят несколько промежуточных
и конечных продуктов
Конечные продукты участвуют в синтезе
макромолекул, кофермента
Важны для роста и жизнеспособности клеток
Имеют простое химическое строение
Синтезируются в период лаг-фазы роста бактерий
Используются в пищевой
и кормовой промышленности
Обеспечивают запас энергии
для коммуникации клеток
Основной источник энергии
для клеточного метаболизма
и обеспечения жизнедеятельности
Вторичные метаболиты
Малые молекулы
Участвуют в синтезе новых соединений и множества молекул Не жизненно важны для роста клеток Имеют необычные химические структуры Конечные продукты используются как антибактериальные средства Синтезируются в начале стационарной фазы роста бактерий
Используются в медицине, косметике
и сельском хозяйстве как консерванты
Защищают бактерии в период
наступления неблагоприятных условий
Участвуют в межклеточной коммуникации, защите клетки,
конкурентной борьбе за пищу и пространство
1.1 Вторичные метаболиты бактерий. Эта группа метаболитов является непременным компонентом жизнедеятельности морских бактерий, грибов, архей и других микроорганизмов — богатыгх источников этих соединений. Среди этих сложныгх биомолекул, синтезируемы« морскими прокариотами, обнаружены вещества с различными биологическими свойствами, включая антибактериальные, противогрибковые, противовирусные и ан-типролиферативные агенты, экзотоксины, переносчики металлов, гормоны, иммуномодуляторы, пигменты, ингибиторы ферментов [8—10].
Многие из этих соединений, обладая высокой биологической активностью, играют важную роль в жизнеобеспечении бактерий и достаточно широко используются в фармакологии, косметике, пищевой промышленности и сельском хозяйстве. В то же время некоторые бактерии (Clostridium botulinum, Vibrio cholerae, Escherichia coli, Yersinia sp. и другие) синтезируют экзотоксины, являющиеся вторичными метаболитами и вызывающие заболевания у человека [10].
Как правило, каждый вид бактерий производит несколько антибиотиков, профиль которых зависит от рода микроорганизма. Например, на сегодняшний день более 5000 антибиотиков, относящихся к вторичным метаболитам, были идентифицированы из рода Actinobacteria [8], включая традиционные, выявленные в 1950—60 гг., и новые антибиотики. В то же время, согласно прогнозам, эти бактерии могут продуцировать до 150000 различных химических антимикробных агентов [8, 9].
Современная наука рассматривает вторичные метаболиты как группу низкомолекулярных, структурно разнообразных и сложныгх биоактивных соединений. Установлено, что активный этап синтеза этих молекул у микроорганизмов приходится на конец экспоненциальной и начало стационарной фаз их роста (рис. 1, а). Их производство индуцируется при истощении питательных веществ и возникновении неблагоприятных
условий среды обитания бактерий, а гены, ответственные за биосинтез вторичны« метаболитов, группируются вместе, в неболышом количестве кластеров [10, 12].
В отличие от первичных метаболитов, биосинтетические пути, исполызуемые для производства этих молекул, многочисленны и до конца не изучены [8, 10]. Для их биосинтеза бактерии применяют многоэтапные механизмы, в которых ис-полызуются специфические ферменты или мулы-тиферментные комплексы, являющиеся промежуточными или конечными продуктами внутриклеточного метаболизма. Биосинтез включает в себя каскадные регуляции, которые исследованы на транскрипционном уровне [12].
Среди ключевык путей бактериалыного биосинтеза вторичныгх метаболитов с антимикробной активностыю наиболее охарактеризованы не-рибосомалыныш (ключевой фермент — пептид-синтетаза), в-лактамный, поликетидный (типы I—III, ключевой фермент — поликетидсинтаза), рибосомалыно-поликетидный, олигосахаридный и шикиматныш (рис. 1, б).
Значителыное возрастание интереса к получению новыгх антибиотических средств, относящихся к вторичным метаболитам морских бактерий, связано с достижениями в биотехнологии, которые произошли в последние десятилетия [12, 13]. Они ассоциированы с раскрытием механизмов синтеза основных классов микробных метаболитов с помо-щыю поликетидсинтазы [14, 15], нерибосомной пептидсинтетазы [16—18], активно исполызуемых морскими бактериями биосинтетических путей для производства антимикробных субстанций.
2. Антимикробные субстанции морских микроорганизмов
Микроорганизмы из наземных экосистем и их метаболиты всегда служили источником многих биологически активных соединений для нужд медицины, фармацевтической промышленности и
Рис. 1. Производство вторичных метаболитов происходит в конце экспоненциальной и в начале стационарной фаз роста бактерий (а). Различные механизмы биосинтеза вторичных метаболитов у бактерий (б).
сельского хозяйства. После многолетних интенсивных исследований земных микроорганизмов внимание было сосредоточено на водной экосистеме Мирового океана. Температурные конверсии, гидростатическое давление, изменяющиеся солёность воды и концентрация кислорода становятся причинами богатого таксономического многообразия морской биоты, среди которой бактерии и грибки составляют значительную часть и являются богатым ресурсом химических продуктов, а также перспективным источником большого количества биологически активных веществ [3, 7, 19, 20].
Одним из первых обнаружил антагонистические взаимодействия некоторых морских бактерий с возбудителями опасных инфекций (Bacillus anthracis и Vibrio cholerae) V. de Giaxa в 1889 г. В своей работе «Veber das Verhalten einiger pathogen-er Mikroorganismen im Meerwasser» он показал, что при сочетанном культивировании с морскими бактериями эти наземные патогены теряли способность вызывать инфекцию в эксперименте [цит. по 21, 22]. Однако в те годы эта статья не привлекла внимания исследователей.
К вопросу о конкурентном взаимодействии морских бактерий и некоторых представителей семейства Enterobacteriaceae вернулись только в 50-х годах прошлого века S. Kiribayashi, T. Aida (1941 г.), B. D. Rosenfeld, C. E. ZoBell (1947 г.) и другие. Ре-
зультаты проведённых в тот период исследований позволили впервые установить, что гибель патогенных энтеробактерий в морской воде явилась следствием токсического эффекта «антибиотиков, продуцируемых морскими микроорганизмами» (С. ZoBell, 1947) и в меньшей степени — солёностью и осмотическим давлением воды [цит. по 21]. Тогда же была предпринята попытка выделить эти вещества. Было протестировано 58 видов морских бактерий — представителей родов Actinomyces, Bacillus, Micrococcus и Serratia, среди которых выявлено 9 штаммов-продуцентов антибактериальных субстанций, относящихся антагонистически к грам-положительным микроорганизмам [21—23].
Растущий в мире интерес к изучению биологически активных метаболитов, продуцируемых морскими бактериями, стал следствием развития знаний об истинно морских микроорганизмах. Современная научная парадигма соответствует концепции, выдвинутой в середине XX века основоположниками морской микробиологии академиком Б. Л. Исаченко (1871-1948), К. Э. Зо-беллом (Claude ZoBell, 1904-1989 гг.), обосновавшими автохтонность существования морских бактерий и их таксономическое своеобразие [цит. по 22]. Последующие открытия показали, что морской биоте присущи специфические таксоны прокариот, грибов и других микроорганизмов,
распространённых повсеместно. Они являются активными участниками круговорота веществ в воде и донных осадках океана, а также источниками производства и выделения специфических метаболитов пептидной природы [19, 22, 24, 25].
История изучения вторичных метаболитов из морских бактерий является примером совместных усилий и достижений микробиологов, химиков, биохимиков, молекулярных биологов и генетиков. После открытия у микроорганизмов феномена, независимого от рибосом и РНК синтеза необычных по структуре пептидов, последовал поток выявления и идентификации чрезвычайно разнообразных природных бактериальных метаболитов, обладающих антибиотической и противоопухолевой активностью (табл. 2).
3. Вторичные метаболиты морских бактерий — продукты нерибосомального синтеза
В процессе жизнедеятельности морские микроорганизмы активно синтезируют вторичные метаболиты, являющиеся низкомолекулярными пептидами. Они представляют собой специфиче-
ские белковые фрагменты, которые, помимо того что служат источниками азота и аминокислот, обладают многочисленными биологическими функциями [5, 7, 11, 53]. Эти вещества были получены из водорослей, морских бактерий и грибов. Было показано, что антиинфекционная активность морских пептидов зависит от их структурных свойств, состава аминокислот и их последовательности, а также условий обитания бактерий-продуцентов [7, 53, 54] (см. табл. 2).
Большая часть морских бактерий существует в экстремальных условиях высокого давления, солёности, низкой температуры, недостатка солнечного света. Эти факторы привели к развитию у них уникальных свойств и способности к биосинтезу веществ с необычными характеристиками, отличными от наземныгх аналогов. До настоящего времени исследованы биологические свойства лишь незначительного количества этих пептидных субстанций, однако с каждым годом их количество увеличивается, и они привлекают всё большее внимание исследователей [11, 54—56].
Большинство морских бактерий и других микроорганизмов метаболитов используют для биосинтеза многочисленные кластеры генов [7, 56].
Таблица 2. Перспективные вторичные метаболиты с антимикробной активностью, выделенные из морских бактерий и синтезированные в лабораторных условиях
Метаболит Продуцент Ингибируют Активная концентрация Ссылки
Богорол А (Bogorol A) Bacillus sp. Метициллинорезистентный S.aureus (MRSA) 2 мкг/мл (MIC) 26, 27
Лолоатин Б Bacillus sp. Метициллинорезистентный S.aureus 1-2 мкг/мл (MIC) 28, 29
(Loloatin B) (MRSA), ванкомицинорезистентный Enterococcus faecium (VRE)
Таурамамид (Tauramamide) Brevibacillus laterosporus Enterococcus sp. 0,1 мкг/мл (MIC) 30, 31
Галобациллин (Halobacillin) Bacillus sp. CND-914 S.aureus, P.vulgaris и E.faecalis. Human HCT-116 cancer cells 0,98 мкг/мл (IC50) 4, 32
Макролактин S Macrolactin S B.amyloliquefaciens E.coli, S.aureus 0,1-0,3 мкг/мл (MIC) 33, 34
Макролактин V (Macrolactin V) B.amyloliquefaciens E.coli, B.subtilis, S.aureus 0,1 мкг/мл (MIC) 33, 34
Бациллистатины (Bacillistatins) Bacillus silvestris Streptococcus pneumonia 0,5-2 мкг/мл (GI50) 35
Тиопептид ТР-1161 (Triopeptid ТР-1161) Nocardiopsis sp Ванкомицинорезистентный Enterococcus faecium (VRE) 1,0 мкг/мл (MIC) 36-39
Галоцинтин (Halocintin) Halocynthia papillosa Micrococcus luteus, Bacillus megaterium, Aerococcus viridans, S.aureus, Enterococcus faecalis 0,39-50 iuxM (MBC) 40, 41
Индигоидин (Indigoidin) Phaeobacter sp. Vibrio fischeri Н/о 42, 43
Уннармицины А, С (Unnarrmicins A, C) Photobacterium sp. Pseudovibrio sp. 7-18 мкг/диск 44, 45
Ngercheumicins А-D Photobacterium sp. Грам(-) бактерии Н/о 31, 46
Солонамидин А (Solonamidin A) Photobacterium sp. S.aureus, метициллинорезистентный S.aureus (MRSA) Н/о 3, 47
Цикло-пептиды Pseudomonas sp. S.aureus, M.luteus, B.subtilis, E.coli, Н/о 4, 3, 48, 49
(Ciclo-peptids) V.anguillarum
Ариакемицины А, В (Ariakemicins A, B) Rapidithrix sp. Brevibacterium sp., S.aureus, B.subtilis 0,46-80 мкг/мл (MIC) 44, 45
Turnagainolides A, B Bacillus sp. RJA 2194 MRSA, VRE и устойчивые к пенициллину S.pneumoniae 1-2 мкг/мл (MIC) 50
Антрамицин (Anthramycin) Streptomyces sp. B.anthracis, E.facecalis, S.pneumonia, S.aureus, MSSA, MRSA, S.aureus (VRE) 0,03125-0,25 мкг/мл (MIC) 51, 52
Исследования последовательностей генома показали, что значительная часть их ответственна за биосинтез вторичных метаболитов. Например, среди морских микроорганизмов изоляты рода Bacillus относятся к филогенетически гетерогенным группам морских бактерий. Они нуждаются в большом количестве пищи и пространства, поэтому для конкурентной борьбы с другими бактериями синтезируют значительное количество вторичных метаболитов с выраженной антимикробной активностью, кодируемых генами, составляющими до 8% генома [54, 57].
К настоящему времени из различных морских микроорганизмов выделены десятки метаболитов, являющихся пептидами, состоящими из 20—40 аминокислот и использующихся для конкурентной меж- и внутривидовой борьбы [5, 7, 54]. Большинство из них способны быстро инги-бировать или убивать широкий спектр микробов. Другие антимикробные метаболиты (белки, состоящие из 100 и более аминокислот) нарушают структуру или функцию мембран микробных клеток, связываясь со специфическими мишенями [58, 59]. В рамках глобальной программы поиска антимикробных альтернатив традиционным антибиотикам за последние 15 лет было представлено более 40 результатов исследований по обнаружению новых антимикробных субстанций, выделенных из морских бактерий и грибов [53, 55, 57].
В последние годы особое внимание исследователей привлекли вторичные метаболиты морских бактерий, являющиеся продуктами нери-босомального биосинтеза, которые рассматриваются в качестве нового класса природных антимикробных препаратов, способных в перспективе стать альтернативой традиционным антибиотикам [54, 56, 59, 60].
Способность к нерибосомальному синтезу пептидов получила широкое распространение среди бактерий. Как правило, эти метаболиты имеют значительный спектр биологической активности (антимикробная, противоопухолевая, противовирусная и противогрибковая), разнообразные фармакологические свойства и чрезвычайно широкое структурное разнообразие [58—60]. Морская экосистема является неисчерпаемым источником разнообразных классов нерибосомаль-но синтезируемых вторичных метаболитов. Эти субстанции (липопептиды, полипептиды, макро-лактоны, жирные кислоты, поликетиды, липоами-ды и изокумарины) являются циклическими разветвлёнными пептидными соединениями с необычным строением и структурными шаблонами новых природных антибиотиков [59, 61—63].
Во второй половине XX века этот механизм биосинтеза был смоделирован в лабораторных условиях для получения антимикробных пептидов, продуцируемых морскими изолятами Bacillus
sp., у которых фармакологическое ингибирова-ние рибосом или удаление РНК не препятствовало синтезу белка [64].
Установлено, что АТФ-зависимый синтез не-рибосомальных пептидов (nonribosomal peptides, NRP) происходит с помощью пептид-синтетазы — ферментного комплекса, не зависящего от мессен-джерной РНК, передающей генетическую информацию от ДНК к рибосомам, где определяется аминокислотная последовательность белковых продуктов экспрессии генов [61, 63, 65].
Функционирование этого своего рода сборочного конвейера зависит исключительно от активности пептид-синтетазы, представляющей собой мультидоменный модульный ферментный комплекс. Он катализирует АТФ-зависимый синтез важных пептидных продуктов с антимикробной активностью из определённых последовательностей протеиногенных и некодируемых аминокислотных субстратов. Процесс включает в себя три ключевые последовательные стадии: ацетилиро-вание, тиолизация и конденсация с использованием одноименных ключевых доменов и пептидного белка-носителя [18, 59, 62] (рис. 2).
В отличие от рибосомального синтеза, где последовательность 20-22 природных аминокислот детерминируется первичной структурой РНК, независимый от рибосом механизм обеспечивает создание относительно коротких NRP. Они состоят из множества некодируемых (непротеино-генных) аминокислот, последовательность соединения которых строго определена структурой полиферментного комплекса. К настоящему времени известны около 150 таких аминокислот и десятки тысяч их комбинаций, с чем связано широкое структурное многообразие NRP, физико-химическая стабильность и конформационная пластичность [58, 60, 63].
В связи с высокой фармакологической активностью продуктов нерибосомального синтеза в последние годы было приложено немало сил к изучению интересных и необычных механизмов биосинтеза и многообразия фармакологических свойств NRP. К настоящему времени как у наземных (комменсалов и патогенов человека), так и у морских видов бактерий охарактеризовано несколько путей нерибосомального синтеза пептидов, что достаточно полно изложено в недавних обзорах [59, 60, 64].
Отметим, что эволюционно раскрытие механизмов нерибосомального биосинтеза развивалось от ошибочных взглядов на пептид-синтета-зы как предшественников рибосом, открытия «тиотемплатного» механизма [62, 65] и его пересмотра в связи с появлением современной мо-дульно-доменной «модели множественных носителей» [58, 63, 64]. В этом обзоре рассмотрим лишь некоторые антимикробные пептидные суб-
Рис. 2. Структура мультидоменной модульной пептид-сентитазы бактерий, лежащей в основе нерибосо-мального синтеза и структурного разнообразия синтезируемых метаболитов. Домены: а — пептид-носитель; б — ацетилирования; в — конденсации; г — тиостеразные; д — формилтрансферазные.
станции, являющиеся продуктами этого пути биосинтеза и входящие в состав вторичных метаболитов морских бактерий.
3.1 Циклические липопептиды (сЬР8). Циклические липопептиды (сЬР8) являются универсальными метаболитами, синтезируемыми различными бактериальными родами, и представляют интерес как вещества с разнообразной биологической активностью (см. рис. 2). Липопептиды морских бактерий состоят из короткого циклического олигопептида (остова), связанного с жирными кислотами (хвоста), и обладают сильной антибактериальной активностью против распространённых патогенов человека, животных и растений, благодаря которой эти метаболиты и привлекли внимание в качестве потенциальных природных антибиотических препаратов (см. табл. 2).
Липопептиды подразделяют на три семейства: итурины, фенгицины и сурфактины [66—68]. В химической структуре пептидный остов представлен семью (итурины и сурфактины) или десятью (итурины) аминокислотами, связанными с в-гид-
рокси- (фенгицины и сурфактины) или в-амино-(итурины) жирными кислотами с числом атомов углерода от С-10 до С-16 (сурфактины), от С-14 до С-17 (итурины) и от С-14 до С-18 (фенгицины). Каждое семейство подразделяется на гомологичные подсемейства в зависимости от положения конкретной аминокислоты в пептидном кольце [66, 68]. Примерами хорошо охарактеризованных липопептидных антибиотиков, являющихся метаболитами морских бактерий, служат таурамамид (1аигошаш1ф, галобациллин (Иа1оЪасШт) и ме-тилгалобациллин (шеШуШа1оЪасШт) [4, 30-32].
Таурамамид является относительно новым антибиотиком биосинтетического нерибосо-мального происхождения [30, 31] (см. табл. 2), относящимся к группе циклических липопептидов (подобно даптомицину — первому разрешённому к применению антибиотику этого класса). Он продуцируется морским бактериальным изоля-том БгеуЛасШш lateosporus РК0276, обитающим в заливе Папуа—Новая Гвинея [31]. Таурамамид обладает сильным и селективным ингибирую-
щим действием на грамположительный патоген Enterococcus sp., а также активностью в отношении метициллинорезистентного Staphylococcus aureus (MRSA; MIC 200 мкг/мл) и Candida albicans (MIC 50 мкг/мл) [30, 31].
Галобациллин и метилгалобациллин — два циклических липопептида — были выщелены из бактерий, обитающих в глубоководном донном осадке Калифорнийского залива в Мексике [32]. Галобациллин также является одним из наиболее эффективных известных биосурфактантов [4]. Этот антибиотик ингибирует рост опухолевых клеток толстой кишки человека (HCT-116) с IC50 0,98 мкг/мл и проявляет аналоговую, но меньшую, чем сурфактин (известный антибиотик-сурфактант, выщеленныш из наземных штаммов Bacillus subtilius), антимикробную активность против S.aureus, Proteus vulgaris и Enterococcus fae-calis [4, 32] (см. табл. 2).
О широком распространении cLPs среди вторичных метаболитов морских бактерий говорит тот факт, что они составляют большую часть продуцентов морских изолятов Bacillus sp. — одного из самыгх часто встречающихся обитателей Мирового океана [3].
3.2 Полипептиды/циклические депсипепти-ды/циклические декапептидны. Механизм нери-босомального биосинтеза лежит и в основе синтеза линейных полипептидов, циклических дека-пептидов и депсипептидов, являющихся структурным шаблоном новых антимикробных кати-онныгх пептидов bogorol A, а также turnagainolides A и B, являющихся метаболитами изолятов Bacillus sp., выщеленных из моря около тропических рифов в Папуа-Новой Гвинее [26, 27, 50, 66].
Полипептид богорол А (Bogorol A) показал хорошую активность в отношении метициллиноре-зистентного S.aureus (MRSA) (MIC 2 мкг/мл), ванкомицинорезистентного энтерококка (VRE) (MIC = 10 мкг/мл) и умеренную — в отношении E.coli (MIC = 35 мкг/мл) [26, 27, 67].
Циклические депсипептиды Turnagainolides A и B, полученные из лабораторных культур морского штамма Bacillus RJA2194, выщеленного из донного осадка, собранного близ острова Турна-гейн, расположенного в северной части пролива Торреса, в скриннинговыгх тестах показали высокую активность по отношению к метициллиноре-зистентному S.aureus (MRSA), и ванкомициноре-зистентному Enterococcus faecium (VRE), а также устойчивым к пенициллину изолятам Streptococcus pneumoniae (MIC = 10 мкг/мл). Аналогичные по структуре пептиды, бациллистатины 1 и 2, были выщелены1 из культуры Bacillus silvestris, тихоокеанской бактерии, являющейся симбионтом одного из разновидностей крабов — обитателей южного побережья Чили. Эти антибиотики быши активны в отношении антибиотикорезистентных S.pneu-
moniae и активно ингибировали рост раковыгх клеток человека (GI50 10-4-10-5 мкг/мл) [49, 50].
Новый циклический декапептидный антибиотик лолоатин В (loloatin B) с мощной антимикробной активностью против грамположитель-ных бактерий является метаболитом Bacillus sp., выщеленных из морских червей [28, 29].
3.3 Поликетиды/липоамиды. Поликетиды — это чрезвышайно большие классы вторичных метаболитов, которые содержат ацил-кофермент А и составляют основу многих фармацевтических, агрохимических и ветеринарных препаратов. Биосинтез этих метаболитов происходит с участием полифункциональных модульных мегасинтетаз, известных как поликетидсинтазы [14, 15]. Благодаря этому механизму биосинтеза поликетиды имеют удивительное структурное и антимикробное разнообразие. Недавно были охарактеризованы несколько метаболитов с антибиотическим действием из морских изолятов B.lateosporus, относящихся к семейству поликетидов, таких как бази-лискамид (basiliskamide) A и В, а также тупуселей-амид (tupusleiamide) A и В. Эти антибиотики показали антигрибковую активность в отношении Candida albicans (MIC 1,0 и 3,1 мкг/мл) и Aspergillus fumigatus (MIC = 2,5 и 5,0 мкг/мл) [14, 15, 45].
Два поликетида с уникальными антимикробными и противоопухолевыми свойствами были выщелены1 в 2012 г. из морской бактерии B.licheni-formis из образца осадка, собранного на южном рифе Иодо в территориальный водах Республики Корея. Антибиотики иодоглюкомиды A и B in vitro показали антимикробную активность в отношении грамположительных и грамотрицатель-ных патогенных бактерий (MIC 8-32 мкг/мл). Кроме того, иодоглюкомид B проявлял цитоток-сическую активность в отношении клеточныгх линий рака лёгких (GI50 25,18 мкг/мл) и желудка (GI50 17,78 мкг/мл) [14].
К этой же структурной группе относится тиопеп-тидный антибиотик TP-1161, которыш быш выщелен из морской грамположительной бактерии Nocardiopsis sp. [36-38]. Данный антибиотик показал высокую антибактериальную активность in vitro против клинических изолятов грамположительных бактерий (MIC варьировали от 0,25 до 4 мкг/мл), то есть в концентрации, сопоставимой с эталонным антибиотиком ван-комицином. TP-1161 также ингибировал рост устойчивы« к ванкомицину бактериальных штаммов, включая E.faecalis и E.faecium, с MIC 1 мкг/мл [38].
4. Механизмы антимикробного действия антибактериальных пептидов — вторичных метаболитов морских бактерий
Биологическая целесообразность антибактериальной активности пептидов, входящих в со-
став вторичных метаболитов морских бактерий, ещё полностью не установлена. Они могут являться оружием против конкурентов, позволяющим отразить вторжение других бактерий в установившуюся экосистему [3, 5, 11, 67] или выступать в роли сигнальных молекул в бактериальных сообществах — биоплёнках [4, 10, 69, 70]. Высокая антимикробная селективность, удивительная стабильность и низкая токсичность определяют эти пептиды в качестве реальной альтернативы или дополнения традиционной анти-биотикотерапии. Большинство новых природных антибиотиков, полученных из морских бактерий, активны в пико- или наномолярных концентрациях против филогенетически близких бактериальных видов, однако у некоторых из них был выявлен более широкий спектр антимикробной активности (см. табл. 2).
В последние годы из ряда других морских бактерий была выделена многочисленная группа вторичных метаболитов разных типов и структур, а также механизмов антибактериального действия [3—5, 7, 8]. При этом, в отличие от земных экосистем, продуцентами антимикробных пептидов являлись, главным образом, штаммы грам-положительных морских бактерий [7, 9, 10], не-
смотря на то, что в морской среде доминируют грамотрицательные прокариоты [20, 21, 68, 71].
Большинство из выделенных антимикробных метаболитов способно быстро убивать широкий спектр микробов. На основании различий в арсеналах антибактериальных стратегий их можно разделить на 4 типа по ключевым механизмам цито-токсичности [68, 71, 72]. Большие антимикробные белки (> 100 аминокислот) часто являются литиче-скими, связывающими питательные вещества белками [68, 73] или разрушающими специфические клеточные паттерны [73—75], вызывая деградацию ДНК [69, 75], ингибирование внутриклеточного синтеза пептидогликана [70, 76, 77] и специфических белков, разрушая структуру или функцию мембран микробных клеток [7, 54, 78, 79] (рис. 3).
Особое внимания заслуживают антимикробные пептиды, продуцируемые грамположитель-ными морскими бактериями и составляющие большинство из зарегистрированных в настоящее время препаратов. Они обладают особым ин-гибирующим механизмом, их антибактериальный эффект связан с дестабилизацией мембран бактериальных клеток-мишеней. Спектр их антибактериальной активности направлен не только против таксономически близких видов, но и
Рис. 3. Ключевые механизмы антимикробного действия антибактериальных пептидов — вторичных метаболитов морских бактерий (рис. авторов).
других бактерий, среди которых значительное количество патогенов, имеющих важное медицинское значение [70, 77].
И действительно, использование этих пептидов для лечения бактериальных инфекций, ассоциированных с метициллино- и ванкомицинорезис-тентными штаммами патогенных бактерий, хорошо зарекомендовало себя в качестве потенциальной терапевтической стратегии борьбы с множественной лекарственной устойчивостью (см. табл. 2).
За последние годы были созданы две обширные базы данных, доступные для хранения и получения информации о более чем двухстах антибактериальных пептидах: BACTIBASE [80] и BAGEL [81, 82]. Кроме того, представители этого класса метаболитов упоминаются в соответствующих базах данных, таких как APD3 [83], ANTIMIC [84], CyBase [85] или StraPep [86], использование которых в режиме online позволяет предположить антибактериальную активность полученных субстанций.
Шсмотря на то, что выделение и изучение вторичных метаболитов морских бактерий в настоящее время находится в начальной стадии, полученные результаты показали, что они представляют собой наиболее перспективные средства для борьбы с инфекционными заболеваниями рыб. Это особенно актуально в свете современных мировых тенденций возрастания значения морской аква-культуры в объёме пищевой рыбопродукции и повышения её роли в мировом рыболовстве [87—89].
Кроме того, метаболиты морского происхождения продемонстрировали свой огромный потенциал применения в качестве природных консервантов продуктов, медицинских и ветеринарных терапевтических препаратов или фитосанитарных средств для защиты растений [4, 88, 90, 91]. Очень интересен и перспективен их противоопухолевый ресурс [4, 32, 66, 92], а также противовирусная [5, 64] и противогрибковая активность [3—5].
5. Bbmo^i и пepcпeктивы на 6yayùee
Морские бактерии представляют собой чрезвычайно богатый источник структурно-разнообразных классов вторичных метаболитов белковой природы. За последние годы достигнут значительный прогресс в нашем понимании сложных механизмов их нерибосомального биосинтеза. Эти природные продукты жизнедеятельности морских бактерий имеют широкий спектр антимикробного действия, низкую скорость элиминации из орга-
ЛИТЕРАТУРА
1. WHO. Antimicrobial Resistance. 2015, Available online at www.who.int.
2. Chokshi A., Sifri Z, Cennimo D, Horng H. Global contributors to antibiotic resistance. J Glob Infect Dis 2019 Jan-Mar; 11 (1): 36-42. doi: 10.4103/jgid.jgid_110_18.
3. Kang H.K., Seo C.H., Park Y. Marine peptides and their anti-infective activities. Mar Drugs 2015; 13 (1): 618-654. doi: 10.3390/md13010618.
низма, высокую специфичность для клеточных мишеней, сниженный риск нежелательного побочного действия. Благодаря этим свойствам они уже зарекомендовали себя в качестве источника эффективных биологически активных терапевтических препаратов, способных стать альтернативой традиционным антимикробным средствам.
В основе современных технологий открытия и разработки новых антибиотических препаратов, имеющих медицинское значение, лежит использование природных стратегий нерибосомального синтеза пептидов [4, 9, 10]. Раскрытие механизмов и потенциала этого вида производства метаболитов у наземных и морских бактерий имеет не только фундаментальное, но и большое практическое значение. У патогенов человека этот биосентетический путь, возможно, является причиной появления микробных изолятов с множественной лекарственной устойчивостью. В этих условиях активность пептид-синтетазы и кластеры генов, ответственных за нери-босомальный синтез, становятся новой мишенью в стратегии лечения инфекций, вызванных лекарственно-устойчивыми формами бактерий [3, 5, 91].
Что касается морских бактерий и их вторичных метаболитов, то направленное управление механизмами биосинтеза путём использования метаболической инженерии для создания гибридных пептидсинтетаз или получения гибридных пептидов методом разрушения целевого гена нерибосомального синтеза становится одним из интересных трендов современной биотехнологии. Этот путь становится не только одним из наиболее перспективных направлений для разработки новых антибиотиков, но и потенциальной мишенью в борьбе с внешнесекреторной активностью патогенных бактерий и, следовательно, их жизнеспособностью [5, 92].
Открытый и апробированный в последние годы ряд активных антимикробных препаратов, полученных из морских бактерий, свидетельствует о высоком фармакологическом потенциале их вторичных метаболитов, а изучение этих пептидов — интересным и продуктивным направлением исследований в ближайшие годы.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа выполнена при поддержке Комплексной программы фундаментальных исследований ДВО РАН «Дальний Восток», проект № 18-5-099.
4. Mondol M, Shin H, Islam M. Diversity of secondary metabolites from marine bacillus species: chemistry and biological activity. Marine Drugs 2013; 11 (8): 2846-2872. doi:10.3390/md11082846.
5. Böhringer N, Fisch K.M., Schillo D. et al. Antimicrobial potential of bacteria associated with marine Sea Slugs from North Sulawesi, Indonesia. Front Microbiol 2017; 8: 1092.
6. Лндрюков Б.Г., Запорожец Т.С., Беседнова H.H. Перспективные стратегии поиска новых средств борьбы с инфекционными заболеваниями. Антибиотики и химиотер. — 2018. — Т. 63. — № (1-2). —
С. 44-55. doi:10.5281/zenodo.1306245. / Andrjyukov B.G., Zaporozhets T.S., Besednova N.N.Perspektivnye strategii poiska novykh sredstv bor'by s infektsionnymi zabolevaniyami. Antibiotiki i khimioter 2018; 63 (1-2): 44-55. doi:10.5281/zenodo.1306245. [in Russian]
7. Andryukov B.G., Mikhaylov V.V. Besednova N.N., et al. The Bacteriocinogenic potential of marine microorganisms. Russian Journal of Marine Biology, 2018; 44(6): 433-441. doi: 10.1134/S1063074018060020.
8. Gokulan K., Khare S., Cerniglia C. Metabolic pathways. Production of secondary metabolites of bacteria. Encyclopedia of Food Microbiology 2014; 561-569. doi:10.1016/b978-0-12-384730-0.00203-2.
9. Wang Y-P., Lei Q-Y. Metabolite sensing and signaling in cell metabolism. Signal Transduction and Targeted Therapy 2018; 3: 30. doi:10.1038/s41392-018-0024-7
10. Pinu F.R., Villas-Boas S.G., Aggio R. Analysis of intracellular metabolites from microorganisms: quenching and extraction protocols. Metabolites 2017; 7: 53: doi:10.3390/metabo7040053.
11. Niu G.Q., Tan H.R. Biosynthesis and regulation of secondary metabolites in microorganisms. Life Sciences 2013; 56 (7): 581-583. doi: 10.1007/s11427-013-4501-5.
12. Baral B., Akhgari A., Metsa-Ketela M. Activation of microbial secondary metabolic pathways: Avenues and challenges. Synthetic and Systems Biotechnology 2018; 3 (3): 163-178. doi: 10.1016/j.synbio.2018.09.001. Zhang, 2017; Robbins, 2016
13. Wright G.D. Something old, something new: revisiting natural products in antibiotic drug discovery. Can J Microbiol 2014; 60: 147-154. doi: 10.1139/cjm-2014-0063.
14. Zhang Z., Pan H.-X., Tang G.-L. New insights into bacterial type II polyketide biosynthesis. F1000Research 2017; 6: 172. doi: 10.12688/ f1000research.10466.1.
15. Robbins T., Liu Y.C., Cane D.E., Khosla C. Structure and mechanism of assembly line polyketide synthases. Curr Opin Struct Biol 2016; 41: 10-18. doi: 10.1016/j.sbi.2016.05.009.
16. Strieker M., Tanovic A., Marahiel M.A. Nonribosomal peptide syn-thetases: structures and dynamics. Curr Opin Struct Biol 2010 Apr; 20 (2): 234-240. doi: 0.1016/j.sbi.2010.01.009.
17. Gulick A.M. Nonribosomal peptide synthetase biosynthetic clusters of ESKAPE pathogens. Nat Prod Rep. 2017; 34 (8): 981-1009. doi: 10.1039/c7np00029d.
18. Alfermann J., Sun X., MayerthalerF., Morrell T.E., DehlingE., Volkmann G., Komatsuzaki T., Yang H., Mootz H.D. FRET monitoring of a nonribosomal peptide synthetase. Nat Chem Biol 2017; 13 (9): 1009-1015. doi: 10.1038/nchembio.2435.
19. Chen D., Qian X. A bref history of bacteria: The Everlasting game between humans and bacteria. Shackensack-London, Chemical Indastry Press 2018. 296.
20. Михайлов ВВ., Пивкин M.B. Изучение морских бактерий и грибов. Некоторые результаты и перспективы исследования. Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. — 2014. - Т. 1. — Вып. 173. — С. 149-156. Mikhajlov V.V., Pivkin M.V. Izuchenie morskikh bakterij i gribov. Nekotorye rezul'taty i perspektivy issledovaniya. Vestnik Dal'nevostochnogo otdeleniya Rossijskoj akademii nauk 2014; 1: 173: 149-156. [in Russian]
21. Стоник B.A., Михайлов В В. Перспективы использования микроорганизмов окраинных морей Дальнего Востока и Арктики для поиска и практического применения природных биоактивных веществ. М.: Научно-технические проблемы освоения Арктики. — 2015. — С. 412-425. / Stonik V.A., Mikhajlov V.V. Perspektivy ispol'zo-vaniya mikroorganizmov okrainnykh morej Dal'nego Vostoka i Arktiki dlya poiska i prakticheskogo primeneniya prirodnykh bioaktivnykh veshchestv. M.: Nauchno-tekhnicheskie problemy osvoeniya Arktiki. 2015; 412-425. [in Russian]
22. TimmermansM.L., Paudel Y.P., RossA.C. Investigating the biosynthesis of natural products from marine proteobacteria: A survey of molecules and strategies. Mar Drugs 2017; 15 (8). pii: E235. doi: 10.3390/md15080235.
23. Choudhary A., Naughton L.M., Montanchez I., Dobson A.D.W., Rai D.K. Current status and future prospects of marine natural products (MNPs) as antimicrobials. mar drugs. 2017; 15 (9). pii: E272. doi: 10.3390/ md15090272.
24. Manivasagan P., Venkatesan J., SivakumarK., Kim S.K. Pharmaceutically active secondary metabolites of marine actinobacteria. Microbiol Res 2014; 169 (4): 262-278. doi: 10.1016/j.micres.2013.07.014.
25. Versluis D., Nijsse B., Naim M.A., Koehorst J.J., Wiese J., Imhoff J.F., Schaap P.J., van Passel M.W.J., Smidt H., Sipkema D. comparative genomics highlights symbiotic capacities and high metabolic flexibility of the marine genus Pseudovibrio. Genome Biol Evol 2018; 10 (1): 125-142.
26. Yamashita T., Kuranaga T., Inoue M. Solid-phase total synthesis of bogorol a: stereocontrolled construction of thermodynamically unfavored (E)-2-amino-2-butenamide. Org Lett 2015; 17 (9): 2170-2173. doi: 10.1021/acs.orglett.5b00769.
27. Jang C.H., Park H., Cho Y.B., Choi C.H. Effect of vancomycin-coated tympanostomy tubes on methicillin-resistant Staphylococcus aureus biofilm formation: in vitro study. J Laryngol Otol 2010; 124 (6): 594-598.
28. Tuin A.W., Grotenbreg G.M., Spalburg E, de Neeling A.J., Mars-Groenendijk R.H., van der Marel G.A., Noort D, Overkleeft H.S., Overhand M. Structural and biological evaluation of some loloatin C analogues. Bioorg Med Chem 2009 Sep 1; 17 (17): 6233-6240. doi: 10.1016/j.bmc.2009.07.049.
29. Rahman H, Austin B., Mitchell W.J., Morris P.C., Jamieson D.J., Adams
D.R., Spragg A.M., Schweizer M. Novel anti-infective compounds from marine bacteria. Mar Drugs 2010 Mar 5; 8 (3): 498-518.
30. Desjardine K., Pereira A., Wright H., Matainaho T., Kelly M., Andersen R.J. Tauramamide, a lipopeptide antibiotic produced in culture by Brevibacillus laterosporus isolated from a marine habitat: structure elucidation and synthesis. J Nat Prod 2007; 70 (12): 1850-1853. doi: 10.1021/np070209r.
31. Agrawal S., Acharya D., Adholeya A., Barrow C.J., Deshmukh S.K. Nonribosomal peptides from marine microbes and their antimicrobial and anticancer potential. Front Pharmacol 2017; 8: 828.
32. Zhou Z.F., Guo Y.W. Bioactive natural products from Chinese marine flora and fauna. Acta Pharmacol Sin 2012 Sep; 33 (9): 1159-1169. doi: 10.1038/aps.2012.110.
33. Yuan J., Zhao M., Li R., Huang Q, Rensing C., Raza W., Shen Q. Antibacterial Compounds-Macrolactin Alters the Soil Bacterial Community and Abundance of the Gene Encoding PKS. Front Microbiol 2016; 7: 1904. doi: 10.3389/fmicb.2016.01904.
34. Jung J.W., Kim J.M., Kwon M.H., Kim D.H., KangH.E. Pharmacokinetics of macrolactin A and 7-O-succinyl macrolactin A in mice. Xenobiotica. 2014; 44 (6): 547-554. doi: 10.3109/00498254. 2013.861542.
35. Pettit G.R., Knight J.C., HeraldD.L., Pettit R.K., Hogan F, Mukku V.J., Hamblin J.S., Dodson M.J., Chapuis J.C. Antineoplastic agents. 570. Isolation and structure elucidation of bacillistatins 1 and 2 from a marine Bacillus silvestris. J Nat Prod 2009; 72 (3): 366-371. doi: 10.1021/np800603u.
36. Raimundo I., Silva S.G., Costa R., Keller-Costa T. Bioactive secondary metabolites from octocoral-associated microbes — new chances for blue growth. Mar Drugs 2018 Dec; 16 (12): 485. doi: 10.3390/md16120485.
37. Engelhardt K., Degnes K.F., Zotchev S.B. Isolation and characterization of the gene cluster for biosynthesis of the thiopeptide antibiotic TP-1161. Appl Environ Microbiol 2010; 76 (21): 7093-101. doi: 10.1128/AEM. 01442-10.
38. Engelhardt K., DegnesK.F., KemmlerM., BredholtH, FjaervikE, Klinkenberg G., Sletta H, Ellingsen T.E, Zotchev S.B. Production of a new thiopeptide antibiotic, TP-1161, by a marine Nocardiopsis species. Appl Environ Microbiol 2010; 76 (15): 4969-4976. doi: 10.1128/AEM. 00741-10.
39. Romero J., Feijoo C.G., Navarrete P. Antibiotics in aquaculture — use, abuse and alternatives. health and environment in aquaculture. For edit.
E. Carvalho. InTech. 2012.
40. Galinier R., Roger E., Sautiere P.E., Aumelas A., Banaigs B., Mitta G. Halocyntin and papillosin, two new antimicrobial peptides isolated from hemocytes of the solitary tunicate, Halocynthia papillosa. J Pept Sci 2009; 15: 48-55. doi: 10.1002/psc.1101.
41. Kojima H, Shinohara R, Itonori S, Ito M.Characterization ofa Novel rham-nose-containing acidic glycosphingolipid from the Ascidian Halocynthia aurantium J Oleo Sci 2017; 66 (3): 285-295. doi: 10.5650/ jos.ess16150.
42. Slightom R.N., Buchan A. Surface colonization by marine roseobacters: Integrating genotype and phenotype. Appl Environ Microbiol 2009; 75: 6027-6037. doi: 10.1128/AEM.01508-09.
43. Cude W.N., Mooney J., Tavanaei A.A., Hadden M.K., Frank A.M., Gulvik C.A., May A.L., Buchan A. Production of the antimicrobial secondary metabolite indigoidine contributes to competitive surface colonization by the marine roseobacter Phaeobacter sp. strain Y4I. Appl Environ Microbiol 2012; 78 (14): 4771-4780. doi: 10.1128/AEM.00297-12.
44. Oku N., Kawabata K, Adachi K., Katsuta A., Shizuri Y. Unnarmicins A and C, new antibacterial depsipeptides produced by marine bacterium Photobacterium sp. MBIC06485. J Antibiot 2008; 61: 11-17. doi: 10.1038/ja.2008.103.
45. Oku N., Adachi K., Matsuda S., Kasai H., Takatsaki A., Shizuri Y. Ariakemicins A and B, novel polyketide-peptide antibiotics from a marine gliding bacterium of the genus Rapidithrix. Org. Lett 2008; 10: 2481-2484. doi: 10.1021/ol8007292.
46. Fotie J., Morgan R.E. Depsipeptides from microorganisms: a new class of antimalarials. Mini Rev Med Chem 2008; 8 (11): 1088-1094.
47. Machado H., Mansson M, Gram L. Draft genome sequence of photo-bacterium halotolerans s2753, producer of bioactive secondary metabolites. Genome Announc 2014; 2 (3). pii: e00535-14. doi: 10.1128/ genomeA.00535-14.
48. Srivastava A., Mishra V. Marine peptides act as novel chemotherapeutic agent. J Microbiol Exp 2018; 6 (6): 267-270.
49. Rungprom W., Siwu E.R.O., Lambert L.K., Dechsakulwatana C., Barden M.C., Kokpol U, Blanchfield J.T., Kita M, Garson M.J. Cyclic tetrapep-tides from marine bacteria associated with the seaweed Diginea sp. and the sponge Halisarca ectofibrosa. Tetrahedron 2008; 64: 3147-3152. doi: 10.1016/j.tet.2008.01.089.
50. Li D, Carr G, Zhang Y., Williams D.E., Amlani A., Bottriell H, Mui A.L., Andersen R.J. Turnagainolides A and B, cyclic depsipeptides produced in culture by a Bacillus sp.: isolation, structure elucidation, and synthesis. J Nat Prod 2011; 74 (5): 1093-1099. doi: 10.1021/np200033y.
51. Hu Y, Phelan V., Ntai I., Farnet C.M., Zazopoulos E, Bachmann B.O. Benzodiazepine biosynthesis in Streptomyces refuineus. Chem Biol 2007; 14 (6): 691-701. doi: 10.1016/j.chembiol.2007.05.009.
52. Jang H.M., Kim Y.B., Choi S. et al. Prevalence of antibiotic resistance genes from effluent of coastal aquaculture, South Korea. Environ Pollut 2018; 233: 1049-1057.
53. IAEA Bulletin: Protecting Our Marine Environment. For edit. A. Yukiya. IAEA Bulletin, 2013.
54. Chen E, Chen Q, Chen S. et al. Mathermycin, Lantibiotic marine Actinomycete Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652. Appl Environ Microbiol 2017; 83 (15): pii: e00926-17.
55. Karvonen A., Rintam?ki P., Jokela J., Valtonen E.T. Increasing water temperature and disease risks in aquatic systems: climate change increases the risk of some, but not all, diseases. Int J Parasitol 2010; 40: 13: 1483-1488.
56. Das S, Ward L. R, Burke C. Prospects of using marine actinobacteria as probiotics in aquaculture. Appl Microbiol Biotechnol 2008; 81: 419-429.
57. Kim S.K., Bhatnagar I., Kang K.H. Development of marine probiotics: prospects and approach. Adv Food Nutr Res 2012; 65: 353-362.
58. Felnagle E.A., Jackson E.E., Chan Y.A. et al. Nonribosomal peptide syn-thetases involved in the production of medically relevant natural products. Mol Pharm 2008 Mar-Apr; 5 (2): 191-211. doi: 10.1021/mp700137g
59. Miller B.R., Gulick A.M. Structural Biology of Non-Ribosomal Peptide Synthetases. Methods Mol Biol 2016; 1401: 3-29. doi: 10.1007/978-1-4939-3375-4_1.
60. Singh M., Chaudhary S., Sareen D. Non-ribosomal peptide synthetases: Identifying the cryptic gene clusters and decoding the natural product. J Biosci 2017; 42 (1): 175-187.
61. Miller B.R., Gulick A.M. Structural Biology of Nonribosomal Peptide Synthetases. Methods Mol Biol 2016; 1401: 3-29. doi: 10.1007/978-1-4939-3375-4_1.
62. Reimer J.M., Harb I., Ovchinnikova O.G., Jiang J., Whitfield C., Schmeing T.M. Structural insight into a novel formyltransferase and evolution to a nonribosomal peptide synthetase tailoring domain. ACS Chem Biol 2018; 13 (11): 3161-3172. doi: 10.1021/acschembio.8b00739.
63. Bloudoff K., Schmeing T.M.Structural and functional aspects of the non-ribosomal peptide synthetase condensation domain superfamily: discovery, dissection and diversity. Biochim Biophys Acta Proteins Proteom 2017; 1865 (11 Pt B): 1587-1604.
64. Gratia J.P. Andre Gratia: a forerunner in microbial and viral genetics. In: Genetics. Bd 2000; 156 (2): 471-476.
65. Reimer J.M., Haque A.S., Tarry M.J., Schmeing T.M. Piecing together nonribosomal peptide synthesis. Curr Opin Struct Biol 2018; 49: 104-113. ACS Chem Biol 2018 Nov 16; 13 (11): 3161-3172. doi: 10.1016/j.sbi.2018.01.011.
66. Kitagaki J., Shi G., Miyauchi S., Murakami S., Yang Y. Cyclic depsipep-tides as potential cancer therapeutics. Anticancer Drugs 2015; 26 (3): 259-271. doi: 10.1097/CAD.0000000000000183.
67. Offret C., Desriac F., Le Chevalier P. et al. Spotlight on antimicrobial metabolites from the marine bacteria Pseudoalteromonas: chemodiversi-ty and ecological significance. Mar Drugs 2016; 14 (7): pii: E129.
68. Chau Nguyen Dang Giang, Sebesvari Z., Renaud F. et al. Occurrence and dissipation of the antibiotics sulfamethoxazole, sulfadiazine, trimethoprim, and enrofloxacin in the Mekong Delta, Vietnam. PLoS One 2015; 10 (7): e0131855.
69. Selvin J., Joseph S., Asha K.R. et al. Antibacterial potential of antagonistic Streptomyces sp. isolated from marine sponge Dendrilla nigra. FEMS Microbiol Ecol 2004; 50 (2): 117-122.
70. Pettit G.R., Knight J.C., Herald D.I., Pettit R.K., Hogan F., Mukku V.J., Hamblin J.S., Dodson M.J., Chapuis J.C. Antineoplastic agents. Isolation and structure elucidation of bacillistatins 1 and 2 from a marine Bacillus silvestris. J Nat Prod 2009; 72: 366-371. doi: 10.1021/np800603u.
71. Das S., Ward L. R., Burke C. Screening of marine Streptomyces spp. for potential use as probiotics in aquaculture. Aquaculture 2010; 305: 32-41.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
72. Gao X.Y., Liu Y., Miao L.L. et al. Mechanism of anti-Vibrio activity of marine probiotic strain Bacillus pumilus H2, and characterization of the active substance. AMB Express 2017; 7 (1): 23.
73. Kers J.A., Sharp R.E., Defusco A.W. et al. Mutacin 1140 Lantibiotic Variants Are Efficacious Against Clostridium Difficile Infection. Front Microbiol 2018; 9: 415. doi: 10.3389/fmicb.2018.00415.
74. Mohanty B.R., Sahoo P.K. Edwardsiellosis in fish: A brief review. J Biosci 2007; 32: 1331-1344.
75. Phelan R.W., Barret M., Cotter P.D. et al. Subtilomycin: A new lantibiotic from Bacillus subtilis strain MMA7 isolated from the marine sponge Haliclona simulans. Mar Drugs 2013; 11 (6): 1878-1898.
76. Rivetti I., Fraschetti S., Lionello P., Zambianchi E., Boero F. Global warming and mass mortalities of benthic invertebrates in the Mediterranean Sea. PLoS One 2014; 9 (12): e115655.
77. Romanenko L.A., Uchino M., Kalinovskaya N.I., Mikhailov V.V. Isolation, phylogenetic analysis and screening of marine mollusc-associated bacteria for antimicrobial, hemolytic and surface activities. Microbiol Res 2008; 163: 633-644.
78. Mansson M., Gram L., Larsen T.O. Production of bioactive secondary metabolites by marine Vibrionaceae. Mar Drugs 2011; 9: 1440-1468. doi: 10.3390/md9091440.
79. JangK.H., Nam S.J., Locke J.B., Kauffman C.A., Beatty D.S., Paul L.A., Fenical W. Anthracimycin, a potent anthrax antibiotic from a marine-derived actinomycete. Angew Chem Int Ed Engl 2013; 52: 7822-7824. doi: 10.1002/anie.201302749.
80. Hammami R., Zouhir A., Ben Hamida J., Fliss /.BACTIBASE: a new web-accessible database for bacteriocin characterization. BMC Microbiol 2007; 7: 89.
81. de Jong A., van HeelA.J., Kok J., Kuipers O.P. BAGEL2: mining for bac-teriocins in genomic data. Nucleic Acids Res 2010; 38 (Web Server issue): W647-51. doi: 10.1093/nar/gkq365.
82. van Heel A.J., de Jong A., Montalban-Lopez M., Kok J., Kuipers O.P. BAGEL3: Automated identification of genes encoding bacteriocins and (non-)bactericidal posttranslationally modified peptides. Nucleic Acids Res 2013; 41 (Web Server issue): W448-53. doi: 10.1093/nar/gkt391.
83. Wang G., LiX., WangZ. APD3: the antimicrobial peptide database as a tool for research and education. Nucleic Acids Res 2015; 44 (D1): D1087-1093.
84. Brahmachary M., Krishnan S.P., Koh J.L., Khan A.M., Seah S.H., Tan T.W., Brusic V., Bajic V.B. ANTIMIC: a database of antimicrobial sequences. Nucleic Acids Res 2004 Jan 1; 32 (Database issue): D586-9.
85. Wang C.K., Kaas Q., Chiche L., Craik D.J. CyBase: a database of cyclic protein sequences and structures, with applications in protein discovery and engineering. Nucleic Acids Res 2007; 36 (Database issue): D206-210.
86. Wang J, Yin T., Xiao X., He D, Xue Z., Jiang X., Wang Y. StraPep: a structure database of bioactive peptides. Database (Oxford). 2018; bay038. doi: 10.1093/database/bay038.
87. Bibi F, Faheem M., Azhar E.I., Yasir M., Alvi S.A., Kamal M.A., Ullah I., Naseer M./. Bacteria From Marine Sponges: A Source of New Drugs. Curr Drug Metab 2017; 18 (1): 11-15. doi: 10.2174/1389200217666161013090610.
88. Ruocco N., Costantini S., Palumbo F., Costantini M. Marine Sponges and Bacteria as Challenging Sources of Enzyme Inhibitors for Pharmacological Applications. Mar Drugs 2017; 15 (6). pii: E173. doi: 10.3390/md15060173.
89. Dias T., Gaudencio S.P., Pereira F. A Computer-Driven Approach to Discover Natural Product Leads for Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Infection therapy. Mar Drugs 2018; 17 (1). 17(1). pii: E16. doi: 10.3390/md17010016.
90. WangZ., WangX., Wang J. Recent advances in antibacterial and antien-dotoxic peptides or proteins from marineresources. Mar Drugs 2018; 16 (2). pii: E57. doi: 10.3390/md16020057.
91. Pereira F., Aires-de-Sousa J. Computational Methodologies in the Exploration of Marine Natural Product Leads. Mar Drugs 2018; 16 (7). pii: E236. doi: 10.3390/md16070236.
92. Ruiz-Torres V., Encinar J.A., Herranz-Lopez M., Perez-Sanchez A., Galiano V., Barrajon-Catalan E., Micol V. An Updated Review on Marine Anticancer Compounds: The Use of virtual screening for the discovery of small-molecule cancer drugs. Molecules 2017; 22 (7). pii: E1037. doi: 10.3390/molecules22071037.
рией Тихоокеанского института биоорганической химии (ТИБОХ), Владивосток
Беседнова Наталья Николаевна — д. м. н., профессор, академик РАН, г. н. с. лаборатории иммунологии, НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
Андрюков Борис Георгиевич — д. м. н., ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
Михайлов Валерий Викторович — д. м. н., профессор, член-корр. РАН, заведующий микробиологической лаборато-
