ग्रैमीसिडिन एस

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ग्रैमीसिडिन एस (Gramicidin S) या ग्रैमीसिडिन सोवियत[1] एक एंटीबायोटिक है जो कुछ ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया के साथ-साथ कुछ कवक के खिलाफ प्रभावी है।

यह ग्रैमीसिडिन का एक व्युत्पन्न (derivative) है, जिसे ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया Brevibacillus brevis द्वारा उत्पादित किया जाता है। ग्रैमीसिडिन एस एक साइक्लोडेकापेप्टाइड है, जिसे दो समान पेंटापेप्टाइड्स को सिर से पूंछ तक जोड़कर बनाया गया है, जिसे औपचारिक रूप से cyclo(-Val-Orn-Leu-D-Phe-Pro-)2 के रूप में लिखा जाता है। यानी, यह पांच अलग-अलग अमीनो एसिड से बनी एक रिंग संरचना बनाता है, जिसमें प्रत्येक का उपयोग संरचना के भीतर दो बार किया जाता है।[2] एक और दिलचस्प बात यह है कि यह पेप्टाइड में असामान्य दो अमीनो एसिड का उपयोग करता है: ऑर्निथिन (ornithine) के साथ-साथ फेनिलएलनिन (phenylalanine) का असामान्य स्टीरियोआइसोमर। इसे ग्रैमीसिडिन एस सिंथेटेस द्वारा संश्लेषित किया जाता है।[3]

जैवसंश्लेषण (Biosynthesis)

ग्रैमीसिडिन एस जैवसंश्लेषण मार्ग में नॉनराइबोसोमल पेप्टाइड सिंथेसेस (NRPSs) के दो-एंजाइम, ग्रैमीसिडिन एस सिंथेटेस I (GrsA) और ग्रैमीसिडिन एस सिंथेटेस II (GrsB) शामिल हैं, जो एक चक्रीय डेकापेप्टाइड के रूप में उत्पाद देते हैं। जैवसंश्लेषण मार्ग के भीतर, कुल पांच मॉड्यूल हैं जो विशेष रूप से अमीनो एसिड को पहचानते हैं, सक्रिय करते हैं और ग्रैमीसिडिन एस में संघनित करते हैं। शुरुआती मॉड्यूल GrsA तीन डोमेन से बना है: एडेनिलेशन (A) डोमेन जहां यह अमीनो एसिड को शामिल करता है और ATP का उपयोग करके एडेनिलेशन द्वारा इसे सक्रिय करता है, थियोलेशन (T) डोमेन या पेप्टिडिल कैरियर प्रोटीन (PCP) जिसमें एडेनिलेटेड अमीनो एसिड सहसंयोजक रूप से 4´-फॉस्फोपैन्थेथीन समूह से जुड़ जाता है और यह T डोमेन में संरक्षित सेरीन पर लोड हो जाता है, एपिमराइजेशन (E) डोमेन जहां यह L-अमीनो एसिड को D-अमीनो एसिड में एपिमराइज़ करता है।[4][5][6] शुरुआती मॉड्यूल GrsA सिस्टम पर D-Phe लोड करता है।

दूसरे एंजाइम क्लस्टर GrsB में चार मॉड्यूल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में कंडेनसेशन (C), एडेनिलेशन (A), और थियोलेशन (T) डोमेन और अंत में थियोएस्टरेज़ डोमेन (TE) होता है। C डोमेन दो अमीनो एसिड, D-Phe और L-Pro के बीच एक पेप्टाइड बॉन्ड बनाता है। L-Val, L-Orn, और L-Leu को GrsB के अगले तीन मॉड्यूल द्वारा क्रमिक रूप से शामिल किया जाता है। पूरे मॉड्यूल संश्लेषण को एक बार फिर दोहराने के बाद, TE डोमेन चक्रीय बनाता है और दो पेप्टाइड्स को छोड़ता है और अंतिम उत्पाद बनाने के लिए उन्हें डिमराइज़ करता है।[7]

ग्रैमीसिडिन एस का जैवसंश्लेषण मार्ग

इतिहास

ग्रैमीसिडिन एस की खोज रूसी सूक्ष्मजीवविज्ञानी जियोर्जी फ्रांटसेविच गॉस (Georgyi Frantsevitch Gause) और उनकी पत्नी मारिया ब्राझनिकोवा ने 1942 में की थी। एक साल के भीतर ग्रैमीसिडिन एस का उपयोग सोवियत सैन्य अस्पतालों में संक्रमण के इलाज के लिए किया जा रहा था और अंततः 1946 तक युद्ध के मोर्चों पर इसका उपयोग पाया गया।[8] गॉस को 1946 में उनकी खोज के लिए चिकित्सा के लिए स्टालिन पुरस्कार (Stalin Prize) से सम्मानित किया गया था। 1944 में, ग्रैमीसिडिन एस को यूएसएसआर के स्वास्थ्य मंत्रालय द्वारा अंतर्राष्ट्रीय रेड क्रॉस के माध्यम से ग्रेट ब्रिटेन भेजा गया था, ताकि सटीक संरचना स्थापित करने के लिए एक सहयोगात्मक प्रयास किया जा सके। अंग्रेजी रसायनज्ञ रिचर्ड सिंज (Richard Synge) ने पेपर क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके साबित किया कि यह यौगिक एक मूल एंटीबायोटिक और एक पॉलीपेप्टाइड था।[9] बाद में उन्हें क्रोमैटोग्राफी में अपने काम के लिए नोबेल पुरस्कार मिला। क्रिस्टल संरचना को अंततः डोरोथी हॉजकिन और गेरहार्ड श्मिट द्वारा स्थापित किया गया था; मार्गरेट थैचर ने 1947 में एक स्नातक शोध परियोजना के रूप में एंटीबायोटिक ग्रैमीसिडिन एस पर गेरहार्ड श्मिट के साथ एक कार्यकाल के लिए काम किया था। ग्रैमीसिडिन एस और सामान्य रूप से एंटीबायोटिक अनुसंधान का महत्व इतना अधिक था कि गॉस को यूएसएसआर में लाइसेन्कोवाद (Lysenkoism) की अवधि के दौरान सताया नहीं गया था, जबकि उनके कई सहयोगियों को सताया गया था। वास्तव में, एंटीबायोटिक दवाओं का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने के लिए नए उपभेदों को विकसित करने की उनकी आवश्यकता ने जोसेफ रैपोपोर्ट और अलेक्जेंडर मालिनोव्स्की जैसे आनुवंशिकीविदों के साथ राजनीतिक रूप से स्वीकृत सहयोग की अनुमति दी, जो दोनों लाइसेन्कोवाद के पतन में सक्रिय रूप से भाग लेंगे।[8]

संरचना और औषधीय प्रभाव

संशोधित ग्रैमीसिडिन एस की क्रिस्टल संरचना। संशोधन में ऑर्निथिन पर Boc समूह के साथ-साथ चक्रीय संरचना को मजबूर करने के लिए चुनिंदा एमाइड नाइट्रोजन्स का मेथिलेशन शामिल है।[10]

ग्रैमीसिडिन एस अन्य ग्रैमीसिडिन प्रकारों से इस मायने में भिन्न है कि यह एक धनायनित चक्रीय डेकापेप्टाइड है और इसकी संरचना एंटी-पैरेलल बीटा-शीट की है। ग्रैमीसिडिन एस अणु एम्फीफिलिक (amphiphilic) है, जिसमें हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड (D-Phe, Val, Leu साइड चेन) और चार्ज्ड अमीनो एसिड (L-Orn) होते हैं। यह ग्राम-नेगेटिव और ग्राम-पॉजिटिव और यहां तक कि कई रोगजनक कवक के प्रति मजबूत एंटीबायोटिक गतिविधि प्रदर्शित करता है।[11] क्रिया के तरीके पर पूरी तरह से सहमति नहीं है, लेकिन यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि यह लिपिड झिल्ली का विघटन और बैक्टीरिया की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की पारगम्यता को बढ़ाना है।[12] दुर्भाग्य से, कम सांद्रता पर भी हेमोलिटिक (hemolytic) होने के कारण, ग्रैमीसिडिन एस का उपयोग वर्तमान में केवल सामयिक अनुप्रयोगों (topical applications) के रूप में किया जाता है। इसके अतिरिक्त, ग्रैमीसिडिन एस का उपयोग शुक्राणुनाशक (spermicide) के रूप में और यौन संचारित रोग के कारण होने वाले जननांग अल्सर के लिए चिकित्सीय के रूप में किया गया है।[13]

संदर्भ

  1. ↑ (1944). "Gramicidin S and its use in the Treatment of Infected Wounds". Nature. 154 (3918) 703. doi:10.1038/154703a0.
  2. ↑ (March 2007). "Double-stranded helical twisted beta-sheet channels in crystals of gramicidin S grown in the presence of trifluoroacetic and hydrochloric acids". Acta Crystallographica. Section D, Biological Crystallography. 63 (Pt 3) 401–7. doi:10.1107/S0907444906056435.
  3. ↑ (July 1997). "Structural basis for the activation of phenylalanine in the non-ribosomal biosynthesis of gramicidin S". The EMBO Journal. 16 (14) 4174–83. doi:10.1093/emboj/16.14.4174.
  4. ↑ (March 1995). "Modular structure of peptide synthetases revealed by dissection of the multifunctional enzyme GrsA". The Journal of Biological Chemistry. 270 (11) 6163–9. doi:10.1074/jbc.270.11.6163.
  5. ↑ (November 1997). "Multifunctional Peptide Synthetases". Chemical Reviews. 97 (7) 2675–2706. doi:10.1021/cr9600262.
  6. ↑ (February 2005). "Molecular mechanisms underlying nonribosomal peptide synthesis: approaches to new antibiotics". Chemical Reviews. 105 (2) 715–38. doi:10.1021/cr0301191.
  7. ↑ (October 2005). "Parallel interrogation of covalent intermediates in the biosynthesis of gramicidin S using high-resolution mass spectrometry". Protein Science. 14 (10) 2702–12. doi:10.1110/ps.051553705.
  8. ↑ 8.0 8.1 (2001). "The discovery of Gramicidin S: the intellectual transformation of G.F. Gause from biologist to researcher of antibiotics and on its meaning for the fate of Russian genetics". History and Philosophy of the Life Sciences. 23 (1) 137–50.
  9. ↑ (24 October 2023). R.L.M. Synge (British biochemist). Britannica Online Encyclopedia.
  10. ↑ (October 2002). "Stereochemistry of protected ornithine side chains of gramicidin S derivatives: X-ray crystal structure of the bis-Boc-tetra-N-methyl derivative of gramicidin S". Journal of the American Chemical Society. 124 (43) 12684–8. doi:10.1021/ja020307t.
  11. ↑ (October 1996). "Modulation of structure and antibacterial and hemolytic activity by ring size in cyclic gramicidin S analogs". The Journal of Biological Chemistry. 271 (41) 25261–8. doi:10.1074/jbc.271.41.25261.
  12. ↑ (June 1997). "Nonlamellar phases induced by the interaction of gramicidin S with lipid bilayers. A possible relationship to membrane-disrupting activity". Biochemistry. 36 (25) 7906–16. doi:10.1021/bi962785k.
  13. ↑ (1993). "Compendium of Medicinal Products of Russia". 343. Inpharmchem Press.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Gramicidin S" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Gramicidin_S यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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