1.5 Антимикробные пептиды насекомых

Известно, что высшим живым существам иммунная система необходима для того, чтобы бороться с инфекционными болезнями, то есть с простейшими живыми организмами - патогенами: бактериями, микробами, грибками, вирусами.

В 1996 г. Боман предложил классификацию, основанную на известной или предсказуемой третичной структуре [78].Большое значение в этой системе придавалось наличию и количеству дисульфидных связей в молекуле пептида. В соответствии с ней выделялось 4 структурных класса: 1) цекропины, 2) дефенсины, цистеин-обогощенные пептиды, 3) пролин- обогощенные пептиды, 4) глицин- обогащенные пептиды/полипептиды.

Цекропины - самая большая группа на настоящий момент (290 пептидов) представлена пептидами, формирующими амфипатические ct- спирали в липидном окружении, но обычно неупорядоченными в водных

растворах. Спиральная структура часто представлена в виде спираль- поворот-спираль, где первые 9-16 аминокислотных остатков формируют гидрофильный спиральный участок рядом с N-концом, далее 2-4 остатка (глицин и/или пролин) участвуют в повороте и следующие 11-14 аминокислот образуют гидрофобную спираль у С-конца [79].Это линейные молекулы, не содержащие цистеина.

Сюда относят цекропины, первоначально выделенные из иммунизированной гемолимфы куколки Hyalophora cecropia. Последующие исследования показали наличие таких пептидов в гемолимфе многих видов насекомых {Handuca sexta, Sarnia cyntia, Drosophila sp. и т.д.). В соответствии с аминокислотной последовательностью выделяют три вида цекропинов А, В и D. С-концевые аминокислотные остатки известных цекропинов насекомых амидированы [78].

In vitro цекропины А и В очень активны против грам-положительных и грам-отрицательных бактерий, тогда, как цекропин D только против грам- отрицательных [80]. Основные представители семейства цекропинов (А и В) обладают повышенной антимикробной активностью по сравнению с менее катионным цекропином D, в молекуле которого на 3 положительных заряда меньше [81].

Уникальные пептидные антибиотики найдены в репродуктивных органах некоторых насекомых. У Drosophila вырабатывается андропин [80]. Он состоит из 32 аминокислот, формирующих две а-спирали, его ген примыкает к кластеру генов, кодирующих цекропины. Этот ген активируется при спаривании, а не при инфекционном заражении, и экспрессируется только у зрелых самцов. Из репродуктивных органов самки Ceratus capitata были выделены два пептида (цератотоксины). Они обладают большой структурной гомологией с цекропинами и проявляют антибактериальную и гемолитическую активность [82]. Цекропины проявляют активность и против эукариотических одноклеточных паразитов (род Plasmodium и Leishmania). Цекропин является пока единственным

пептидом, воздействующим на многоклеточного паразита Brugia pahangi (нематоду, вызывающую филляриоз человека) [83].

Дефенсины - пептиды с 3-мя дисульфидными связями. К этому классу относится наиболее распространенная и многочисленная группа из известных антимикробных пептидов. Дефенсины участвуют в защите организма от микробных инвазий у млекопитающих, насекомых и растений, такая широкая распространенность дефенсин-подобных молекул свидетельствует об их древнем происхождении и функциональной значимости.

Дефенсины насекомых содержат от 29 до 40 аминокислотных остатков, включающих шесть инвариантных остатков цистеина, которые образуют 3 внутримолекулярные дисульфидные связи. Молекулярная масса пептидов 2- 6 кДа [84-86]. Дефексины проявляют антибактериальную активность в отношении грамм-отрицательных бактерий.

Третья группа антимикробных пептидов из насекомых, пролин- обогощенные молекулы, выделенные из отрядов Lipidoptera, Deptera и Hemiptera. Пептиды обладают антибактериальной активностью в отношении грамм-отрицательных бактерий, и некоторые пептиды обладают фунгицидной и антибактерильной активностью в отношении грамм- положительных бактерий [87].

Глицин-обогощенные пептиды с молекулярной массой 8-24 к Да, обладают антибактериальной активностью в отношении грамм- отрицательных бактерий. К этой группе относятся аттацины, саркотоксин II, диптерицин [77,88].

В отличие от других беспозвоночных животных эти пептиды не присутствуют в организме насекомых постоянно, а возникают только в ответ на инфекцию. Это, в каком-то смысле, аналог адаптивного иммунитета у человека. Но у насекомых эта система организована намного проще. В организме человека антимикробные пептиды находятся внутри иммунной системы, в лейкоцитах, и действуют в составе клетки. У

насекомых функцию синтеза белковых соединений выполняет специальный орган - так называемое жировое тело, аналог печени у млекопитающих. В случае попадания инфекции жировое тело одновременно выбрасывает порядка полутора десятков различных пептидов, которые уничтожают бактерии сообща. За счет этого и возникает феномен высокой антибактериальной активности. При этом лечебные вещества совершенно не токсичны для самого насекомого.

1.5.1.