Biochemie sekundárních metabolitů

Transkript

1 Biochemie sekundárních metabolitů Sylabus obsahuje klíčové informace z látky probírané na přednáškách. V žádném případě však uvedený rozsah nestačí pro úspěšné absolvování zkoušky z tohoto předmětu. 1

2 ÚVOD Některé taxonomické skupiny jednobuněčných organismů, rostlin i živočichů mají schopnost syntetizovat poměrně složité chemické sloučeniny, které mají specifický význam pouze pro svého producenta nebo jejich funkce není poznána. Mnoho takových mikrobních produktů je v současné době klasifikováno jako sekundární metabolity a souhrn biochemických drah vedoucích k jejich vzniku jako sekundární metabolismus. Tato terminologie, která byla známá z rostlinné říše již od konce minulého století (1891), byla do mikrobní biochemie zavedena BU LOCKem v roce Pro termín sekundární metabolity nalezneme i další synonyma jako idiolity (látky vznikající v idiofázi růstu), speciální metabolity nebo metabolity vznikající v nadbytečném množství. Posledně jmenovaný termín však zahrnuje všechny metabolity, tedy i primární, které jsou produkovány v nadbytku jako výsledek určité genetické nebo fyziologické změny. Sekundární metabolity nejsou nazývány sekundárními proto, že jsou produkovány až po ukončení růstu, ale proto, že nejsou přímou součástí růstu produkující kultury. Termín sekundární se s rozšiřováním poznatků jeví stále více nepřesný. Později byly navrženy vhodnější názvy; místo primární metabolismus použít obecný metabolismus a místo sekundární metabolismus použít speciální resp. specifický metabolismus. Základní charakteristika sekundárního metabolismu Vztah mezi primárním a sekundárním metabolismem Při bližším pohledu na biochemické dráhy primárního a sekundárního metabolismu nalezneme řadu společných, ale také řadu rozdílných znaků. Sekundární metabolismus zahrnuje jedinečné metabolické dráhy, které umožňují vytvořit obrovské množství látek (více či méně složitých chemických struktur), které z obecného metabolismu neznáme. [Do obecného metabolismu se obvykle zařazuje a) metabolismus sacharidů (včetně Krebsova cyklu a energetického metabolismu), b) metabolismus lipidů, c) metabolismus proteinů a aminokyselin, d) metabolismus nukleových kyselin a nukleotidů a e) metabolismus kofaktorů]. Tyto dráhy jsou často velmi dlouhé a komplexní; reakce jsou katalyzovány enzymy jejichž substrátová a reakční specifita bývá ve srovnání s enzymy obecného metabolismu nižší. Vzniká tak obvykle skupina chemicky a strukturně podobných látek. Některé organismy využívají pro synthesu sekundárních metabolitů jejichž struktura je podobná struktuře primárních metabolitů existující enzymy primárního metabolismu, jiné syntetizují stejnou skupinu sekundárních metabolitů pomocí speciálních enzymů. Příkladem mohou být různé typy bakteriálních peptidových antibiotik. Microciny a lantibiotika jsou produktem běžné ribozomální proteosyntézy, zatímco u tyrocidinů nebo polymyxinů je tvorba peptidové vazby realizována na speciálním multienzymovém komplexu. Tvorba sekundárních metabolitů je determinována soubory genů asociovaných se speciálními regulačními mechanismy, které řídí dobu a hladinu jejich exprese. Řídící mechanismy jsou integrovány s fyziologickými funkcemi produkčních organismů. Hlavní rozdíly mezi obecným a sekundárním metabolismem jsou shrnuty v tabulce I. Obecný (primární) a sekundární metabolismus využívá v celé řadě uzlových bodů metabolických drah společné intermediáty. Jinými slovy, většina sekundárních metabolitů je tvořena biosyntetickými drahami, které se odštěpují z několika málo bodů primárního metabolismu a které zahrnují relativně malý počet reakčních typů. Klíčovými intermediáty, které se podílejí na syntéze většiny sekundárních metabolitů jsou: a) sacharidy; 2

3 b) šikimová kyselina a/nebo aromatické kyseliny (Obr. P1 * ); c) nearomatické aminokyseliny; d) C 1 sloučeniny; e) krátké mastné kyseliny (nejčastěji octová, propionová); f) intermediáty citrátového cyklu (Obr. P2); g) puriny a pyrimidiny. I když vstupuje do sekundárního metabolismu relativně málo intermediátů primárního metabolismu, je dosahováno enormního spektra chemických struktur (Obr. P3). Tab. I Základní rozdíly obecného (primárního) a sekundárního metabolismu Obecný metabolismus Sekundární metabolismus Vztah k samotné existenci života zásadní, je nezbytný specifický, je postradatelný Vztah k růstu zásadní, produkuje stavební materiál nebývá spojen s růstem Fyziologický význam přesně definovaný často není přesně znám Aktivita v průběhu životního cyklu aktivní v průběhu celého životního cyklu aktivní pouze v určité fázi životního cyklu Aktivita ve vztahu k podmínkám vnějšího prostředí vždy aktivní aktivní pouze za určitých podmínek vnějšího prostředí Existence ve vztahu k typu organismu existuje ve všech živých organismech existuje pouze u určitých taxonů Povaha produktů jednoznačně definované sloučeniny, mající často jednoduchou strukturu často směsi látek majících komplexní chemickou strukturu Původ a evoluce sekundárního metabolismu Většina enzymů primárního metabolismu je přítomna ve všech současných živých organismech a nepochybně byly přítomny také ve většině jejich předků. V případě enzymů sekundárního metabolismu a genů, které je kódují, nalézáme jejich rozšíření u velmi omezeného počtu organismů. Sekundární metabolity vznikají z univerzálně přítomných prekurzorů, které představují produkty primárního metabolismu (acetyl CoA, aminokyseliny, šikimát). Geny kódující enzymy sekundárního metabolismu jsou s největší pravděpodobností výsledkem duplikace a následné divergence genů původně začleněných v primárním metabolismu. Je zřejmé, že některé z těchto procesů se odehrály ve velmi dávné minulosti, jiné jsou podstatně mladšího data, a že k těmto procesům docházelo zcela nezávisle za různých podmínek v mnoha různých větvích evolučního stromu života. Jinými slovy, sekundární metabolismus má mnoho počátků a je tedy polyfyletický. Sekundární metabolity jsou často považovány za méně důležité. Tento pohled je však zavádějící. Nepostradatelnost těchto látek pro svého producenta je dosti výmluvně potvrzena udržováním příslušné genetické determinace po desítky až tisíce milionů let. Sekundární metabolity jsou pro svého producenta často významnými chemickými zbraněmi proti kompetitorům. predátorům či parazitům. Existenci samotného fenomenu chemických zbraní (přirozených jedů) lze předpokládat již v prebiotickém období. Teprve evoluce sekundárního metabolismu však umožnila jeho plné rozvinutí vzhledem k výrazně vyšší účinnosti jeho produktů ve srovnání s vysokomolekulárními (bílkovinnými) toxiny. Proteinové toxiny působí převážně na plasmatickou membránu buněk, zatímco malé molekuly sekundárních metabolitů mohou atakovat DNA, ribozomy, metabolické enzymy, mikrotubuly, mikrofilamenta nebo endomembrány. * Obrázky označené P jsou umístěny v příloze 3

4 Organizace biosyntetických genů Podrobnou analýzou organizace genů zodpovědných za biosyntézu sekundárního metabolitu byl zjištěn nejen počet genů zahrnutých v daném metabolismu, ale také jejich pozici na jednotlivých chromosomech organismu. V celé řadě studií věnovaných identifikaci genů kódujících biosyntetické dráhy antibiotik jsou příslušné geny umístěny na chromozomu (nebo na plazmidu) ve formě klastru, přičemž tato biosyntetická dráha se často skládá z několika desítek stupňů (enzymových reakcí). Co však je ještě důležitější, je skutečnost, že takovéto klastry obsahují velmi málo DNA, která nemá funkci vztaženou k biosyntéze resp. regulaci syntézy určitého antibiotika nebo k rezistenci vůči tomuto antibiotiku. Klastrování funkčně vztažených genů implikuje, že minimálně poslední část jejich evoluce probíhala společně. Podobně geny determinující rezistenci producenta vůči syntetizovanému antibiotiku bývají obvykle těsně spjaty se strukturními geny zodpovědnými za biosyntézu tohoto antibiotika. Pokud organismus získá schopnost tvorby antibiotika od jiného taxonu, musí paralelně získat též schopnost ochrany před účinky tohoto produktu. V opačném případě dojde v případě syntézy antibiotika k okamžitému usmrcení takového producenta. Přežívá pouze organismus disponující současně funkčními geny pro syntézu antibiotika a geny rezistenčními. Pravděpodobnost přenosu obou skupin genů vzrůstá v případě, kdy jsou tyto geny umístěny v chromosomu nebo na plasmidu těsně vedle sebe. Uvedená skutečnost blízkostí obou skupin genů ve studovaných organismech je bezpochyby výsledkem selekčního tlaku. To, že přiblížení uvedených skupin genů je výsledkem dlouhodobého selekčního tlaku dále potvrzuje, že antibiotika jsou svými producenty tvořena také v jejich přirozeném prostředí. V případě, že by mikroorganismus sice nesl jak strukturní geny pro syntézu antibiotika, tak geny rezistenční, ale v přirozeném prostředí by nedocházelo k syntéze antibiotika (tj. k expresi příslušných strukturních genů) nevznikal by žádný důvod pro přibližování uvedených skupin genů. Tak jako bylo prokázáno klastrování genů podílejících se na syntéze antibiotika, prokázalo se též selekčně podmíněné klastrování genů poskytujících mikroorganismu rezistenci vůči rozdílným antibiotikům. Takové klastry mohou být dále snadno přenášeny jako "jednotka" mezi taxony a poskytovat rozsáhlou rezistenci vůči různým toxikantům. Klastrování rezistenčních genů indukované selekčním tlakem potvrzuje existenci reálného nebezpečí pro mikroorganismy v jejich přirozeném prostředí. Funkce sekundárních metabolitů Důkaz, že sekundární metabolismus přináší organismu výhodu a že tato výhoda v prvé řadě vychází z funkce produkovaného metabolitu, se zdá být v současné době nezpochybnitelný. Přijetí tohoto principu však současně neznamená, že rozumíme nebo známe všechny mechanismy, kterými může být takováto funkce naplněna. Z širšího pohledu můžeme aktivity sekundárních metabolitů, poskytující organismu výhodu, rozdělit do dvou skupin: mohou zvyšovat schopnost růstu, reprodukce nebo rozšíření v určitém prostředí mohou zvyšovat naději na přežití, poskytnout ochranu proti kompetitorům nebo predátorům. Chemická signalizace Řada sekundárních metabolitů se chová jako chemické signály. Patří sem autoregulátory, které u luminiscenčních bakterií aktivují produkci světla, u streptomycet se podílejí na koordinaci 4

5 sporulace. Je známá funkce faktoru a faktoru a pro sexuální diferenciaci u kvasinky Saccharomyces cerevisiae. Blakeslea trispora (komerčně využívaný producent -karotenu) produkuje tzv. trisporové kyseliny, opět ovlivňují sexuální morfogenezi mycelia. Současně je ovlivňována také úroveň produkce -karotenu. Zearalenon je látka, která indukuje tvorbu perithecia u Gibberella zea. Sklerosporin indukuje tvorbu sklerospor u Sclerotinia fructicola. Jiné sekundární metabolity slouží jako chemické signály podporující diferenciaci vegetativních buněk vedoucí ke vzniku plodů. Svou feromonovou aktivitou mohou zvyšovat pohlavní reprodukci u hmyzu ap. Obranné funkce Většina známých sekundárních metabolitů má však daleko agresivnější role. Produkce antibiotik, zasahujících mnoha biochemickými mechanismy metabolické dráhy, resp. životní funkce ostatních mikroorganismů, je významným faktorem v soutěži o zdroje. Protože mikroorganismy soutěží v podstatě o stejné zdroje také s živočichy, není překvapující, že celá řada sekundárních metabolitů je potenciálně toxických také pro vyšší organismy. Zatímco mechanismus aktivity antibiotik je směrován na intermediární metabolismus nebo syntézu makromolekul, toxicity vůči vyšším organismům je dosahováno mechanismy, které zasahují vyšší hladinu funkcí, např. hormonální nebo nervový systém (neurotoxiny ap.) V některých případech mají sekundární metabolity roli pouze odstrašující. Plísně produkují vedle velmi nebezpečných mykotoxinů také celou řadu pigmentů. Pigmentace (například na obilí) signalizuje ostatním konzumentům hmyzu, hlodavcům přítomnost mikroorganismů, a tedy možnost dalšího nebezpečí. Mikroorganismy vstupující do interakce s rostlinami (mikroorganismy v rhyzosféře, fytopatogeny) často produkují sekundární metabolity, které podporují růst hostitelské rostliny. A to buď přímo (rostlinné hormony) nebo nepřímo produkcí metabolitů, které potlačují růst rostlinných patogenů. Vztah sekundárního metabolismu k růstu a diferenciaci Velmi často je přijímán zjednodušený názor, že sekundární metabolity jsou při batch kultivaci produkovány až po ukončení trofofáze v průběhu idiofáze. Ve skutečnosti byly identifikovány 3 typy kinetiky tvorby sekundárních metabolitů v průběhu růstu mikroorganismů. produkce pouze v průběhu idiofáze (produkce patulinu - Penicillium urticae, další fungální metabolity) produkce spojená s vyrovnaným růstem (mykofenolová kyselina - Penicillium brevicompactum, rubratoxin - Penicillium rubrum, enniatin - Fusarium scripi, tentotoxin - Alternaria alternara) dvoufázová produkce, kdy jsou zaznamenána dvě produkční maxima - jedno spojené s růstem a druhé ve stacionární fázi (citrinin - Penicillium janthinellum). Z uvedených poznatků plyne, že sice platí omezení tvorby sekundárního metabolitu na určitou fázi životního cyklu organismu, ale u mikroorganismů to v žádném případě není pouze stacionární fáze růstu. Přímé spojení mezi růstovou fází populace a tvorbou sekundárního metabolitu nemá obecnou platnost. Diferenciace u aktinomycet a tvorba sekundárních metabolitů Určitou souvislost mezi diferenciací (tvorbou spor) a produkcí sekundárních metabolitů (streptomycinu) naznačuje funkce tzv. A-faktoru (Obr. P4). Předpokládá se, že A-faktor má regulační schopnost vůči rozvětveným metabolickým drahám, přičemž jedna vede ke 5

6 streptomycinu a druhá ke sporogenezi. A-faktor je tedy pokládán za mikrobní hormon řídící sekundární metabolismus a morfogenezi Streptomyces griseus. V cytoplazmě je přítomen protein působící jako represorový typ regulátoru s receptorem pro A-faktor. Tento protein reprimuje tvorbu streptomycinu a proces sporulace. Po vazbě A-faktoru na receptor proteinu dojde k potlačení represe (uvolnění vazby na DNA), což umožní tvorbu vzdušného mycelia, konidií a streptomycinu. V současné době byly nalezeny u řady streptomycet další látky s podobnou strukturou jako A-faktor (všechny obsahují -butyrolaktonový kruh), které výrazně ovlivňují jak aktivitu sekundárního metabolismu tak morfogenezi. Diferenciace u hub a tvorba sekundárních metabolitů Řada poznatků naznačuje určitý vztah mezi produkcí cefalosporinu a morfogenezí nebo diferenciací u producenta - plísně Acremonium chrysogenum (Cephalosporium acremonium) - v průběhu submersní kultivace. Populace prodělává v průběhu životního cyklu změny, které se projevují také morfologicky. Vznikají velmi dlouhé vegetativní hyfy, fragmenty hyf, řetězce arthrospor, jednotlivé arthrospory, konidiofory, konidie a klíčící konidie. Na konci růstové fáze při batch kultivaci se v mediu hromadí arthrospory, což také představuje počátek období rychlé biosynthesy cefalosporinu. Korelace mezi množstvím arthrospor a produkovaným cefalosporinem se jednoznačně prokázala. U některých mikroorganismů byla nalezena také společná iniciace konidiogeneze a produkce sekundárního metabolitu pomocí světla. Trichoderma viride produkuje současně s konidiogenezí také antrachinonové pigmenty. Tvorba pigmentů však začíná až po fotoindukci konidiogeneze. Populace kultivované ve tmě netvoří ani konidie ani pigmenty. Dalším typem mikrobního hormonu je P-faktor produkovaný plísní Penicillium cyclopium Tato látka stimuluje konidiogenezi a současně také produkci benzodiazepinových alkaloidů - cyklopeninu a cyklopenolu. Sexuální reprodukce u Gibberella zeae je regulována endogenním sekundárním metabolitem - zearalenonem - známým mykotoxinem. Pravděpodobně camp přítomné v určité fázi v myceliu stimuluje tvorbu zearalenonu, který přenáší tento efekt na tvorbu perithecia. Vliv sekundárních metabolitů na buněčnou diferenciaci jiných organismů Existují předpoklady, že některé metabolity aktinomycet ovlivňují v přírodním prostředí tvorbu plodnic bazidiomycet. U živočišných rakovinných buněk je poškozena regulace růstu a diferenciace. Byly nalezeny mikrobní sekundární metabolity (herbimycin, trichostatin A ap.), které jsou schopné indukovat normální diferenciaci určitého typu leukemických buněk. Molekulární mechanismy rezistence V běžném životě se musí organismy bránit proti nejrůznějším útokům" okolního prostředí. Jedině to jim zabezpečí kontinuitu života. Všechny organismy se vyznačují určitým stupněm rezistence vůči běžnému okolnímu prostředí. Sekundární metabolity disponují vysokou biologickou aktivitou, která se často projevuje toxickým působením na různé organismy (viz výše). U těchto citlivých organismů se na principu evoluce může vyvinout rezistence vůči toxickým látkám. Mechanismy toxického působení sekundárních metabolitů a mechanismy rezistence jsou klíčovými prvky při terapii infekčních a rakovinných onemocnění. 6

7 Rezistenci můžeme rozdělit do dvou skupin. Přirozená (vlastní) rezistence (Obr. P5) je takový mechanismus (vlastnost), kterým organismus disponoval ještě před prvním kontaktem s danou toxickou látkou. Modelovým příkladem je působení β-laktamových antibiotik, jejichž cílovým místem účinku je buněčná stěna. Všechny buňky, které netvoří buněčnou stěnu (např. živočišné) jsou vůči těmto látkám přirozeně rezistentní. Dalšími mechanismy přirozené rezistence mohou být: struktura buněčné stěny nebo membrány existence transportního proteinu pro vylučování dané látky absence inhibované metabolické dráhy přítomnost enzymů, které danou látku metabolizují struktura cílového místa, kde daná látka působí exprese specifických stresových proteinů vysoká kapacita opravných mechanismů Druhou skupinu tvoří tzv. rezistence získaná (Obr. P6). Jedná se o mechanismus (vlastnost), který se vyvinul v rámci evoluce na pozadí selekčního tlaku dané toxické látky. Individuální rezistenční mechanismy (Obr. P7) lze shrnout do následujících typů: redukce přenosu léku snížení uptake léku zvýšení vylučování léku snížení metabolické aktivace léku zvýšení deaktivace léku sekvestrace léku znemožňující zasažení cílového místa zvýšení intracelulární koncentrace cílových míst strukturální změna cílového místa duplikace funkcí cílového místa zvýšení oprav poškozených cílových míst Genetická informace pro rezistenční mechanismy je často vázána na plazmidech. Z tohoto důvodu dochází relativně snadno k rozšíření rezistence mezi mikroorganismy, a to nejen mezi rody, ale též mezi druhy. V takovém případě může mikroorganismus získat rezistenci vůči látce, aniž by s ní přišel do kontaktu. Geny pro různé typy rezistence mohou být uloženy v genových kazetách a mít společnou regulaci nesenou na tzv. integronech. Antibiotika β-laktamová antibiotika Jedná se o velmi rozsáhlou skupinou látek (Obr. P8), které mají ve své molekule 4 členný βlaktamový kruh, který je společně s karboxylovou skupinou klíčovou strukturou zodpovědnou za biologickou aktivitu těchto látek. Antimikrobní aktivita vůči různým skupinám mikroorganismů, stabilita vůči enzymovému štěpení a stabilita vůči fyzikálně-chemickým vlastnostem prostředí je ovlivňována strukturou postranního řetězce. Dvě nejrozšířenější skupiny se liší velikostí heterocyklu. Peniciliny mají 5-členný thiazolidinový kruh, zatímco cefalosporiny 6-členný dihydrothiazinový kruh. Dále je známá řada látek, které mají v heterocyklu místo atomu síry vázám kyslík nebo uhlík. Některá β-laktamová antibiotika nemají ve své molekule 7

8 hetrocykl vůbec (monobaktamy). Hydrolýzou (chemickou nebo enzymovou) postranního řetězce se připravuje 6-amino-penicilánová kyselina, která slouží k přípravě tzv. polosyntetických penicilinů s novými chemoterapeutickými charakteristikami. Podobným způsobem se připravuje 7-aminocefalosporánová kyselina a z ní odpovídající polosyntetické cefalosporiny. postranní řetězec PENICILIN G jádro Biosynthesa Obr. P9) Základními prekursory β-laktamových antibiotik jsou aminokyseliny. Peniciliny a cefalosporiny jsou syntetizovány ze 3 aminokyselin L-cystein, L-valin a α-amino-adipová kyselina. Z tohoto pohledu se β-laktamová antibiotika řadí do skupiny peptidových antibiotik. Postranní řetězec u 6-amino-penicilanová kyselina Obr. 1 Chemická struktura penicilinových antibiotik penicilinů je ovlivňován v průběhu technologického procesu přídavkem prekurzorů (fenyloctová kyselina, resp. fenoxyoctová kyselina). Producenti Přirozené peniciliny jsou produkovány plísní Penicillium chrysogenum, přirozené cefalosporiny plísní Acremonium chrysogenum(syn. Cephalosporium acremonium). Biologická aktivita Principem toxického účinku β-laktamových antibiotik na citlivé bakterie je schopnost blokovat výstavbu buněčné stěny. Konkrétně znemožnit vznik trojrozměrné struktury stěnového peptidoglykanu mureinu. Tato antibiotika působí převážně na G + bakterie. Současné preparáty hlavně ze skupiny cefalosporinových antibiotik působí také na určité skupiny G - bakterií. Klíčovými prvky zodpovědnými za antimikrobní aktivitu jsou (Obr. 2): β-laktamový kruh karboxylová skupina v poloze 3 substituce -NH 2 skupiny vázané v poloze C-6. Antimikrobní spektrum jednotlivých preparátů je významně ovlivňováno strukturou molekuly a zvláště povahou postranního řetězce. Antibiotika ze skupiny klavámů (thiazolidinový kruh je zaměněn za oxazolidinový), zvláště pak klavulanová kyselina, mají nízkou antibiotickou aktivitu. Jejich význam Obr. 2 Strukturní prvky zodpovědné za však spočívá ve vysoké afinitě k enzymům štěpícím aktivitu penicilinových antibiotik. β-laktamy, což vede k jejich inaktivaci, respektive ke ztrátě rezistence kmene, který tyto enzymy produkuje. β-laktamová antibiotika se vyznačují velmi nízkou toxicitou vůči živočichům. Mechanismus účinku Enzymy zodpovědnými za vznik trojrozměrné struktury peptidoglykanu v buněčné stěně jsou transpeptidasy a karboxypeptidasy. Intermediát syntézy peptidoglykanu obsahuje v jednom 8

9 peptidovém řetězci dva D-alaniny. Při tvorbě trojrozměrné struktury je jeden D-Ala odštěpen a druhý se účastní tvorby peptidové vazby s dalším intermediátem peptidoglykanu. Prostorová struktura β-laktamových antibiotik je velmi podobná struktuře dvou zmiňovaných D-Ala. Dochází tedy k zablokování aktivního centra zúčastněného enzymu (Obr. P10). Řetězce peptidoglykanu v buněčné stěně nevytváří rigidní síť. Při dělení buněk se např. nemůže vytvořit příčná přepážka. Rostoucí populace tak postupně odumírá. Mechanismus rezistence k β-laktamovým antibiotikům V současnosti jsou popisovány následující typy rezistence: destrukce antibiotika specifickými enzymy narušení transportu antibiotika mutací porinových kanálků aktivní odčerpávání antibiotika z buňky necitlivost příslušných proteinů (enzymů) k antibiotikům, enzymy nevstupují do interakce s antibiotikem Aminoglykosidová antibiotika V roce 1944 bylo objeveno antibiotikum streptomycin. Mělo vysokou antimikrobní aktivitu vůči mykobakteriím a umožnilo léčit do té doby smrtelné onemocnění tuberkulosu. Streptomycin patří mezi velmi širokou skupinu látek aminoglykosidová antibiotika. Jedná se o látky tvořené 2 až 4 (amino)sacharidy, resp. (amino)cyklitoly. Dělí se do 3 základních skupin: 1. aminosacharidy obsahující diaminocyklitol streptamin a jeho deriváty (př. streptomycin, neomycin, kanamycin) 2. aminoglykosidy obsahující cyklitoly a monoaminocyklitoly (kasugamyciny, myomyciny, validomyciny) 3. necyklitolové aminoglykosidy (monosacharidy, trehalosaminy, sorbistiny). Aminoglykosidy mají široké uplatnění. Chemoterapeuticky nejužívanější je streptomycin, neomyciny (jejich směsi - lokální aplikace), kanamyciny (bakteriální infekce), gentamiciny. Hygromycin A a destomycin A se používají jako antihelmintika (proti hlístům vepřů a drůbeže). Kasugamycin, resp. validomycin A mohou být použity jako prevence onemocnění rostlin (rýže). Biosynthesa (Obr. P11) Obr.3 Struktura streptomycinu Jednotlivé monosacharidy a monocyklitoly jsou syntetizovány z glukosy. Klíčovým intermediátem je myo-inositol. Z něho vznikají diaminocyklitoly streptidin a bluensidin. Další důležitými intermediáty jsou D-glukosamin a D-ribosa. Producenti Hlavním producentem streptomycinu je aktinomyceta Streptomyces griseus. Producentem neomycinů je Streptomyces fradie a gentamicinů Micromonospora. 9

10 Biologická aktivita Aminoglykosidová antibiotika působí převážně proti G - bakteriím. Aktivita vůči G + bakteriím není tak významná. Gentamicin má vysokou aktivitu proti Enterobacteriaceae a proti Pseudomonas aeruginosa. Negativní vlastností aminoglykosidů jej jejich vyšší toxicita vůči živočišným buňkám. Streptomycin může při dlouhodobém podávání způsobit poškození sluchových funkcí nebo nekrosu ledvinových tubulů. Mechanismus účinku (Obr. P12) Aminoglykosidy prokazují celou řadu aktivit. Značný význam mají 4 z nich: blokování činnosti ribozomů chybné čtení při translaci poškození membrán irreversibilní uptake antibiotika Vícestupňový model baktericidního účinku předpokládá nejprve penetraci malého množství aminoglykosidu do buňky což způsobí chybné čtení. Vznikají chybné proteiny, které se zabudují do cytoplasmatické membrány a dojde k autokatalytickému zvyšování průniku antibiotika. S nárůstem koncentrace dojde k blokování iniciace. Následuje další irreversibilní uptake. Mechanismus rezistence Rezistentní bakterie disponují několika mechanismy rezistence: mutační změna struktury S12 na ribozomu znemožňující vazbu antibiotika znemožnění vstupu antibiotika do buňky. Tento typ rezistence bývá kódován na plazmidech plazmidově je kódována též inaktivace antibiotika pomocí specifických enzymů, které umožňují acetylaci pomocí AcCoA, adenylaci pomocí ATP nebo fosforylaci (Obr. P13) pomocí ATP. Polyketidová antibiotika Charakteristika polyketidové syntézy Velké množství sekundárních metabolitů vzniká cestou tzv. polyketidové, resp. oligoketidové syntézy. Touto enzymovou drahou jsou syntetizovány např. rostlinné flavonoidy, fungální aflatoxiny, látky významné pro sporulaci a řada dalších sloučenin s vysokou biologickou aktivitou (antibakteriální, antifungální, kancerostatickou, antihelmintickou, imunosupresivní). Polyketidová syntéza je velmi podobná syntéze mastných kyselin. Celý proces probíhá obvykle na multienzymovém komplexu, kdy postupně se prodlužující řetězec je po celou dobu syntézy vázán na tzv. pantotheinové raménko. Hlavními odlišnostmi od syntézy mastných kyselin je: 1. nižší substrátová specifita (syntézy se mohou účastnit kromě malonyl-coa také jiné krátké organické kyseliny, včetně rozvětvených nebo aromatických. 2. sled reakcí známý ze syntézy mastných kyselin probíhajících v jednotlivých syntetizačních cyklech (β-ketoredukce, dehydratace, enoylredukce) je v případě plyketidové syntézy velmi volný (obr. 4). Vznikající řetězec obsahuje dvojné vazby, karbonylové a hydroxylové skupiny, resp. další postranní řetězce. S tím souvisí přítomnost chirálních center. Po ukončení synthesy probíhají další procesy jako cyklizace, laktonizace, resp. tvorba amidových vazeb. 10

11 kondenzace β-ketoredukce dehydratace enoyl redukce nový cyklus Obr. 4 Schéma polyketidové syntézy (KS - β-ketoacyl-acp-synthasa) Aromatické polyketidové sloučeniny vznikají převážně kondenzací acetátových jednotek (β-karbonylové skupiny nejsou redukovány). Komplexní polyketidy vycházejí převážně z acetátu, propionátu, butyrátu (stupeň redukce β-karbonylové skupiny je variabilní). Tetracyklinová antibiotika Nejdůležitější tetracyklinová antibiotika (chlortetracyklin, oxytetracyklin, tetracyklin) byla objevena v letech 1948 až Mají tetracyklický aromatický skelet s rozsáhlým stupněm substituce (obr. 5). Biosyntéza (Obr. P14) Výchozími intermediáty je 8 molekul acetyl-coa, který poskytuje po karboxylaci 8 molekul malonyl- CoA, a 1 molekula L-asparaginu, která je nejprve transformována na malonamoyl-coa. Tyto acyl-coa se účastní polyketidové syntézy. Jednotlivá antibiotika vznikají postsyntetickými modifikacemi společného tetracyklického aromatického systému. Biosyntetický aparát může být kódován na chromosomu nebo na Obr. 5 Struktura chlortetracyklinu plazmidech. Podobnou metabolickou drahou jsou syntetizovány též antracyklin, významná skupina kancerostatik. U těchto látek je běžná glykosidace. 11

12 Producenti Nejvýznamnějšími producenty jsou streptomycety (Streptomyces aureofaciens, Streptomyces rimosus). Biologická aktivita Tetracykliny mají široké spektrum antibakteriální aktivity. Působí proti G + a G - bakteriím, spirochetám, mycoplasmatům, ricketsiím a některým virům. Jsou neúčinné proti mycobakteriím, houbám a protozoím. Nepatrné změny ve struktuře antibiotika mění významně jeho aktivitu. Mechanismus účinku Tetracyklinová antibiotika primárně interagují s RNA v 30S podjednotce bakteriálního ribozomu. Blokují vazbu aminoacyl-t-rna do místa A (obr. 6). Vyšší koncentrace tetracyklinů může blokovat také vznik peptidové vazby na 50S podjednotce. tato antibiotika dále mohou způsobit v závislosti na aktuální koncentraci rozpad polyribozomů, resp. tzv. zamrznutí proteosyntézy. Obr. 6 Mechanismus účinku tetracyklinových antibiotik Tet protein Tet protein Mechanismus rezistence U citlivých buněk existuje aktivní transport antibiotika přes cytoplasmatickou membránu. Transport je dále indukován samotným antibiotikem. Rezistence je dosahováno právě blokováním tohoto transportu. Rezistentní buňky disponující R-plazmidem dokáží aktivně vylučovat tetracyklinová antibiotika zpět do prostředí. Tento děj je opět indukován samotným antibiotikem (obr. 7). Daný typ rezistence má omezenou kapacitu a po zvýšení koncentrace antibiotika asi 20 až 50x se stává buňka opět citlivou. Tyto koncentrace jsou však terapeuticky nedosažitelné. Mutace směřující ke změně struktury ribozomu mohou sice zabránit interakci s antibiotikem, ale obvykle se jedná o tzv. letální mutaci, kdy ribozom ztrácí funkčnost. Obr. 7 Mechanismus rezistence vůči tetracyklinovým antibiotikům 12

13 Nepolyenová makrolidová antibiotika Makrolidová antibiotika zaujímají v současné době jednu z prvních pozic na trhu antibiotiky, a to jak co do objemu výroby, tak obratu. Molekula antibiotik je tvořena ze dvou částí. První tzv. aglykon je výsledkem polyketidové metabolické dráhy Lze ho charakterizovat jako vysoce větvený, často polynenasycený makrocyklický lakton. Druhá část je tvořena sacharidem. Nejčastěji se jedná o amino- nebo deoxysacharidy. Makrolidová antibiotika tvoří velmi rozsáhlou skupinu sloučenin. Pro klasifikaci se používá velikost makrocyklického laktonového kruhu, který může být 12ti, 14ti, 16ti nebo 17ti členný. Prvním klinicky využívaným antibiotikem byl erythromycin (obr. 8). Biosyntéza (Obr. P15) Do polyketidové biosyntetické dráhy vstupují Deosamin krátké karboxylové kyselina, především acetát, propionát, glykolát, n- a izo-butyrát. Syntéza erythromycinu: Karboxylací propionyl-coa vzniká 2-methyl-malonyl- CoA. Šest molekul této látky a jedna molekula Cladinosa propionyl-coa vstupují do polyketidové metabolické dráhy za vzniku základního laktonového skeletu (obr. 9). V paralelních Obr. 8 Erythromycin E metabolických drahách vznikají sacharidické složky deosamin a mycarosa. Posledně jmenovaná je po vazbě na lakton transformována na cladinosu (obr. 8). propionyl-coa V průběhu biosyntéza makrolidů se uplatňuje celá řada dalších reakcí - oxidace, redukce, epoxidace, acylace, methylace, ap. CO 2 Obr. 9 Vznik makrolaktonu v erythromycinové biosyntetické dráze Producenti Makrolidová antibiotika jsou produkována řadou mikroorganismů rodů Streptomyces a Micromonospora. Biologická aktivita Nepolyenová makrolidová antibiotika se vyznačují vysokou aktivitou proti G + bakteriím. Neúčinnost vůči některým G - bakteriím je způsobena strukturou vnější membrány, která neumožňuje proniknutí antibiotika do buňky. Poměrně slabou aktivitu mají proti G - tyčinkám. 16- a 17-členné makrolidy mají vysokou aktivitu také proti mycoplasmatům. Vůči člověku vykazují tyto látky velmi nízkou toxicitu proto, že eukaryotní ribozom neposkytuje vhodné vazebné místo. Mechanismus účinku Hlavním účinkem makrolidových antibiotik (při terapeutických koncentracích) je zásah do tvorby peptidové vazby katalyzované ribozomální peptidyltransferasou (obr. 10). Makrolidy se váží na 50S podjednotku aktivního ribozomu. Makrolidy se chovají jako kompetitivní inhibitory a vzájemně se mohou vytěsňovat z vazebného místa na podjednotce 50S (podobně mohou vytěsňovat jiná antibiotika, jejichž cílové vazebné místo je poblíž vazebného místa makrolidů streptomycin, chloramfenikol ap.). Lze je dále charakterizovat jako alosterické efektory 13

14 70S ribozomální komplex makrolid peptidyltransferasy. Vazbou na 50S podjednotku poblíž vazebního místa pro Pep.-t-RNA vznikají konformační změny aktivního centra enzymu a tím i k blokování vzniku peptidové vazby (mechanismus je specifický pro každou jednotlivou látku. makrolid Obr. 10 Inhibice elongace působením makrolidového antibiotika Mechanismus rezistence Rezistentní bakterie neumožňují vazbu na 50S podjednotku. Je to způsobeno methylací ribozomální RNA. Enzymy zodpovědné za methylaci bývají geneticky determinovány na plazmidech, v některých případech též v chromozomu. Daný typ rezistence se u současných patogenů objevuje jak v konstitutivní, tak indukovatelné podobě. Některé kmeny disponují totální rezistencí vůči všem známým makrolidům. Dalšími později pozorovanými typy rezistence je enzymová modifikace makrolidů, resp. vznik transportního mechanismu pro rychlé vylučování antibiotika z intracelulárního prostoru. Polyenová makrolidová antibiotika Tyto látky vznikají podobným mechanismem jako nepolyenová makrolidová antibiotika. Liší se velikostí aglykonu a hlavně biologickou aktivitou. Prvním zástupcem těchto polyenů byl fungicidin (nistatin) izolovaný v roce V současnosti je známo několik set sloučenin. Makrocyklický laktonový kruh obsahuje 26 až 38 uhlíkových atomů. Na něm je dále vázána cukerná složka a v některých případech také aromát. Polyeny jsou amfipatické sloučeniny. Jedna část laktonového kruhu je rigidní, planární a lipofilní (je tvořena systémem 3 až 7 konjugovaných dvojných vazeb), polyhydroxilovaná druhá část je flexibilní a hydrofilní (obr. 11) Obr. 11 Nistatin 14

15 Biosyntéza (Obr. P16) Každá ze 3 složek (makrolakton, sacharid, aromát) je syntetizována vlastní metabolickou drahou. Prekursory aglykonu (makrolaktonu) jsou acetát, propionát, šesti- a osmi- uhlíkaté jednotky, které vznikají předem z acetátu (z acetátu cestou synthesy mastných kyselin). Producenti Hlavními producenty jsou opět streptomycety. Vzniká vždy široká směs podobných sloučenin. Biologická aktivita Na rozdíl od dosud uváděných antibiotik, je tato skupina účinná proti eukaryotním buňkám. Preparáty se používají proti kvasinkám, houbám, prvokům či řasám. Mechanismus účinku Místem účinku je cytoplasmatická membrána. Působením povrchové aktivity těchto látek dochází ke změně permeability membrány citlivých buněk a následující ztrátě esenciálních složek z cytoplasmy. Výsledkem je buněčná smrt. Tato aktivita je selektivní, s antibiotiky interagují pouze membrány obsahující sterol. Citlivější jsou buňky bez buněčné stěny. Polyeny interagují také s vnitrobuněčnými membránami (mitochondriální, lysozomální, lypozomální). Po interakci s mitochondriemi kvasinek dochází k odpojení oxidace od fosforylace. Mechanismus rezistence Rezistence vůči těmto antibiotikům je méně častá. Známé jsou mechanismy založené na produkci enzymů inaktivujících polyeny, změně ve složení a množství sterolů v membránách, resp. uvolňování sterolů do media rezistentními kmeny. Polyetherová antibiotika Další skupinou polyketidových antibiotik jsou antibiotika polyetherová. Primárně syntetizovaných řetězec dává prostor pro vznik celé řady etherových vazeb tvořících tetrahydrofuranové a tetrahydropyranové kruhy lineárně vázané. Hlavní zástupci jsou salinomycin, monensin (obr. 12) a lasalocid. Obr. 12 Monensin A Biosyntéza Hlavními prekursory jsou acetát, propionát, butyrát. Molekula dále obsahuje karboxylovou skupinu, hydroxy-, methoxy- a karbonylové skupiny a asymetrická centra. Producenti Monensin A a monensin B jsou produkovány Streptomyces cinnamonensis Biologická aktivita Polyethery mají antimikrobní aktivitu proti G + bakteriím, mycobakteriím, anaerobním bakteriím, trepanomám a mycoplasmatům. Některé z nich mají aktivitu insekticidní a pesticidní. Z hlediska 15

16 aplikace je však nejvýznamnější aktivita kokcidiostatická. Coccidia (druh protozoa) jsou parazity v epiteliálních buňkách trávicího traktu drůbeže a savců. Mezi nejdůležitější druhy patří Isospora, Eimeria, a Plasmodium. Polyethery se velmi pomalu uvolňují z trávicího traktu, používají se jako profylaktické látky v krmivech (100 g/t), zvláště v chovech drůbeže. Polyethery dále zvyšují využití krmiva u přežvýkavců. Dávka g/t zvyšuje hladinu propionové kyseliny v bachorové šťávě (na úkor kyseliny octové a máselné). Dochází k účinnější konverzi energie a tím k rychlejšímu nárůstu svaloviny. Mechanismus účinku Polyetherová antibiotika se chovají jako ionofory (přenašeče iontů). Změnou permeability buněčné membrány dochází ke ztrátě K +. To vede k narušení transportních mechanismů přes membránu a ovlivnění dalších intramolekulárních dějů proteosyntéza ap. Peptidová antibiotika Sekundární metabolity jejichž základem jsou peptidy, resp. obsahují peptidové vazby představují velmi rozsáhlou skupinu sloučenin se zcela odlišnou biologickou aktivitou. Je možné sem zařadit již dříve uváděné peniciliny, dále pak protirakovinné peptidy, přenašeče železa (siderofory), proteinasové inhibitory, imunomodulátory ap. Název "peptidová antibiotika" se obvykle používá pro cyklické peptidy (obr. 13), které se dělí do 3 skupin: gramycidiny bacitraciny polymyxiny. Objeveny a popsány byly krátce po objevu penicilinů. Peptidová antibiotika obsahují obvykle 10 až 15 aminokyselin. Běžně se zde vyskytují i atypické amino-, resp. hydroxy- kyseliny, včetně konfigurace D. Aminoskupina koncové aminokyseliny může být volná, formylovaná nebo acylovaná různými karboxylovými kyselinami. Obr. 13 Struktura hlavních peptidových antibiotik I bacitracin A; II gramicidin S; III tyrocidin A; IV polymyxiny; V gramicidin; EA ethanolamin; Dab D-aminobutyrová kyselina 16

17 Biosynthesa Synthesa těchto peptidů probíhá mimoribozomálně na multienzymovém komplexu. Oba tyto syntetické systémy mají následující odlišné znaky: Syntetický systém ribozomální multienzymový Aktivace: AA-t-RNA E-S-AA Úroveň regulace: vysoká nízká Substrátová specifita: vysoká nízká Variabilita substrátů: většinou L-AA také D-AA, hydroxykyseliny. Velikost peptidu: až 2000 AA max. 20 AA nebo HA Surový produkt" lineární lineární Aktivace aminokyselin pro syntézu na multienzymovém komplexu se realizuje vznikem thioesterů. Syntetizovaný peptidový řetězec je vázán na multienzymový komplex kovalentní vazbou na kofaktor přes 4 - fosfopantethein. K cyklizaci dochází po uvolnění peptidu. V závislosti na tom, zda dochází k vytvoření vazby mezi koncovými aminokyselinami, nebo postranním řetězcem středových aminokyselin, vzniká cyklický peptid/lakton, případně rozvětvený cyklický peptid/lakton. Producenti Hlavním mikrobním rodem produkujícím daný typ peptidů je rod Bacillus. Biologická aktivita a mechanismus účinku I když se jedná o látky, které mají podobnou primární strukturu, aktivita jednotlivých skupin je velmi rozdílná. Bacitracin má vysokou aktivitu proti G + bakteriím. Aktivitu zvyšuje přítomnost Zn 2+, Cd 2+, Mn 2+. Antibiotikum inhibuje synthesu buněčné stěny, případně ovlivňuje funkce cytoplasmatické membrány. Inhibuje defosforylaci polyprenyl-p-p, což je nezbytný krok při transportu tohoto přenašeče peptidoglykanových komponentů stěny přes membránu (Obr. P17). Vazba bacitracin - polyprenyl-p-p je stabilizována přítomností dvojmocných kationtů. Gramicidiny se chovají jako ionofory. Selektivně ovlivňují přenos iontů přes membrány. Dokáží tímto mechanismem odčerpávat z buňky K +. To zastaví po určité době proteosyntézu a také veškerý transport přes cytoplasmatickou membránu spojený právě s K +. Polymyxiny se vyznačují vysokou aktivitou vůči G - bakteriím. Stěna G + bakterií je pro polymyxiny nepropustná. Mechanismus podobný jako u polyenových antibiotik ale na prokaryota. Polymyxiny mají molekulu rozdělenou na část hydrofilní a část hydrofobní,chovají se podobně jako kationaktivní surfaktanty. Výsledkem jejich působení je rozsáhlé poškození cytoplasmatické membrány a vytékání většiny látek z buňky (Obr. P18). Chemireceptory interagujícími s polymyxiny jsou membránové lipopolysacharidy, resp. fosfolipidy. Nevýhodou polymyxinů je jejich vysoká aktivita také proti živočišným buňkám. Přesto jsou nenahraditelné proti některým pseudomonadovým infekcím. 17

18 Námelové alkaloidy Alkaloidy jsou opět velmi širokou škálou sekundárních metabolitů. Řada těchto látek je izolována z rostlin. Významnou skupinou mikrobních alkaloidů jsou alkaloidy námelové. Izolace jednotlivých sloučenin se původně prováděla ze zrn tzv. námele, což jsou suchá sklerocia fytopatogenní houby Claviceps purpurea. Tato houba napadá traviny, z obilovin zejména žito. Ve středověku byl námel používán v souvislosti s vyvoláním porodu, resp. úpravy poporodního krvácení. Jsou však známé také hromadné otravy (ergotismus) po požití potravin vyrobených z obilí napadeného uvedenou fytopatogenní houbou. Námelové alkaloidy se řadí mezi dusíkaté heterocyklické alkaloidy tryptofanového typu. Základní strukturou je ergolinový cyklický systém. Alkaloidy se rozdělují do 4 základních skupin (obr. 14): klavinové alkaloidy isomery lysergové kyseliny jednoduché amidy lysergové kyseliny peptidové alkaloidy (ergopeptiny) klaviny (elymoklavin) D-lysergová kyselina amidy lysergové kyseliny (ergometrin) peptidy lysergové kyseliny (ergotamin) Obr. 14 Základní skupiny námelových alkaloidů mevalonová kyselina methionin tryptofan Obr. 15 Princip biosyntézy námelových alkaloidů Biosynthesa Hlavními intermediáty syntézy lysergové kyseliny je mevalonová kyselina, methionin a tryptofan (obr. 15). Přirozeně vznikajícími alkaloidy jsou nejčastěji peptidy lysergové kyseliny. Peptidová část je tvořena třemi aminokyselinami, kdy jednou je vždy prolin. Vazba dalších dvou aminokyselin je značně variabilní. Vyskytují se i atypické aminokyseliny (2-aminobutyrová kyselina, ap.) (Obr. P19). Producenti Klaviny produkuje houba Claviceps paspali. Amidy a peptidy lysergové kyseliny jsou produkovány houbou Claviceps purpurea. 18

19 Biologická aktivita a mechanismus působení Vzhledem ke své s struktuře, která je velmi podobná přirozeným neuropřenašečům (noradrenalin, serotonin, dopamin), působí námelové alkaloidy na nervovou soustavu živočichů (Obr. P20). Vstupují do interakce s neuroreceptory. Svojí aktivitou ovlivňují napětí hladkého svalstva. Aktivity se projevují rozšiřováním zorniček, stahy děložního svalstva, rozšiřováním a zužováním cév, efekty blokování adrenergických reakcí, serotoninovým antagonismem. Praktické aplikace tedy směřují do psychogeriatrie (zvyšování průchodnosti mozkových cév), léčení periferních a mozkových oběhových poruch, nervových onemocnění (epilepsie, Parkinsonova choroba). Některé deriváty námelových alkaloidů vykazují také cytostatickou a antibiotickou aktivitu. Gibberelliny Gibberelliny představují významnou skupinu rostlinných hormonů. Je známo téměř 100 sloučenin. Ve vyšších rostlinách jsou obsaženy pouze v minimálním množství typickém pro hormony. Významná množství těchto látek dokáží syntetizovat některé fytopatogenní houby. Z chemického hlediska to jsou diterpeny s tetracyklickým systémem (obr. 16). Gibberelliny se dělí do dvou základních skupin podle počtu uhlíkových atomů ve skeletu: C 20 gibberelliny mají kompletní diterpenoidní skelet C 19 gibberelliny mají 19,10-γ-laktonové kruh, který vzniká po ztrátě C 20 uhlíku. Biosynthesa (Obr. P21) Obr. 16 Skelet ent-gibberellanu Pro syntézu gibberellinů je využívána metabolická dráha syntézy terpenoidů. Z mevalonové kyseliny vzniká základní tzv. isoprenová jednotka neboli isopentenyldifosfát. Producenti Průmyslovým producentem gibberellové kyseliny (GA 3 ) je fytopatogenní houba Gibberella fujikuroi která je v imperfektním (anamorfním) stavu nazývána Fusarium moniliforme. Další gibberelliny jsou produkovány také jinými houbami (v mnohem menším množství) např. Sphaceloma manihoticola nebo Neurospora crassa. Biologická aktivita V minulosti byl prokázán nadměrný růst rýže ("bakanae") v přítomnosti Gibberella fujikuroi. Gibberelliny jsou společně s auxiny, cytokininy, abscisovou kyselinou a dalšími látkami regulátory růstu rostlin. Další funkcemi je: indukce dějů u chladomilných rostlin indukce dějů "dlouho-denních" rostlin pohlavní exprese tvorba květů, rozšiřování květních orgánů tvorba semen a plodů, zvláště růstu lusků indukce klíčení semen, vegetativního rozmnožování, zkracování dormancie Tyto vlastnosti jsou využívány v zemědělství (ovocnářství, vinohradnictví) a některých oblastech potravinářského průmyslu (výrazné zrychlení klíčení ječmene při výrobě sladu). 19

20 Příloha 20

21 Obr. P1 Biosynthesa isoprenové jednotky z Acetyl-CoA Obr. P2 Biosynthesa šikimové kyseliny 21

22 Obr. P3 Klasifikace sekundárních metabolitů podle původu intermediátů 22

23 Obr. P4 A-faktor a jeho analoga Obr. P5 Příklady vlastní (přirozené) rezistence Obr. P6 Příklady získané rezistence 23

24 Obr. P7 Mechanismy rezistence 24

25 Obr. P8 Základní skupiny β-laktamových antibiotik 25

26 Obr. P9 Biosynthesa β-laktamových antibiotik Obr. P10 Mechanismus účinku β-laktamových antibiotik 26

27 Obr. P11 Biosynthesa streptomycinu Obr. P12 Mechanismus účinku aminoglykosidových antibiotik 27

28 Obr. P13 Inaktivace aminoglykositů enzymovou modifikací 28

29 Obr. P14 Biosynthesa tetracyklinových antibiotik Obr. P15 Biosynthesa erythromycinu 29

30 Obr. P16 Biosynthesa polyenových makrolidových antibiotik Obr. P17 Mechanismus účinku bacitracinu 30

31 Obr. P18 Mechanismus účinku polymyxinu Prolin Ala Abu Val Phe Ala Abu Val Ile Leu Obr. 19 Variantní složení tripeptidu postranního řetězce derivátů lysergové kyseliny 31

32 Obr. P20 Strukturální podobnost neuropřenašečů a ergolinu 32

33 33

34 Obr. 21 Biosyntetická dráha gibberellinů 34