В 1925 г. А. Грация обнаружил колицины – вещества белковой при-
роды, синтезируемые бактериями E. coli и обладающие антибактериаль-
ным действием в отношении других штаммов E. coli. Они характеризо-
вались узким спектром действия и были активны только в отношении
близкородственных бактерий. Продукция подобных веществ была затем
выявлена и у других бактерий, и в 1953 г. все они получили название
«бактериоцины». В настоящее время способность к синтезу бактериоци-
нов обнаружена у различных видов как грамотрицательных, так и грам-
положительных бактерий. В большинстве случаев Бактериоцины назы-
вают в соответствии с видовой принадлежностью бактерий-продуцентов:
колицины – Escherichia coli; марцесцины – Serratia marcescens; флюоци-
ны – Pseudomonas fluorescens и т. д. Некоторые авторы используют родо-
вое название бактерий-продуцентов: стафилококкцины – Staphylococcus
epidermidis, вибриоцины – Vibrio comma и т. д.
Бактериоцины – это вещества белковой природы или представлен-
ные белком в комплексе с липополисахаридами, но в любом случае за
антибактериальную активность бактериоцина отвечает белок. Бактерио-
цины различаются не только по спектру действия, но и по физико-
химическим, морфологическим и некоторым другим свойствам. Соглас-
но наиболее принятой классификации Д. Бредли (1967), бактериоцины
делят на три группы :
1) бактериоцины с низкой молекулярной массой, которые не осажда-
ются при ультрацентрифугировании, чувствительны к протеолитическо-
му ферменту трипсину, термостабильны и неразличимы в электронном
микроскопе;
2) бактериоцины с высокой молекулярной массой, которые легко
осаждаются при ультрацентрифугировании, резистентны к ферменту
трипсину, термолабильны, выявляются в электронном микроскопе как
фагоподобные структуры или их компоненты;
3) бактериоцины, для которых четко показана ферментативная актив-
ность.
По механизму действия на бактериальную клетку бактериоцины под-
разделяют на четыре основные группы:
• ингибирующие окислительное фосфорилирование в цитоплазмати-
ческой мембране;
• разрушающие ДНК;
• блокирующие синтез белков;
• нарушающие полупроницаемость цитоплазматической мембраны.
Показано, что большинство бактериоцинов проявляет активность, не
проникая внутрь клетки. Они передают сигнал на мишень действия по-
средством цитоплазматической мембраны.
Синтез большинства бактериоцинов детерминируется особыми плаз-
мидами, названными бактериоциногенными факторами. Некоторые
плазмиды бактериоциногенности передаются при конъюгации, но боль-
шинство данных плазмид относится к разряду неконъюгативных. В каче-
стве примера одной из плазмид бактериоциногенности рассмотрим
плазмиду СolЕ1, детерминирующую синтез колицина Е1 у бактерий
Плазмида ColE1 относится к классу неконъюгативных плазмид с
ослабленным контролем репликации. Размер плазмиды ColE1 равен
6,65 т. п. н. В составе плазмиды содержится сайт ori, с которого начина-
ется однонаправленная репликация, гены сеа, отвечающие за синтез ко-
лицина Е1, гены imm, обеспечивающие клетке иммунитет к действию
этого колицина, а также ген kil, детерменирующий синтез белка, который
вносит нарушения в структуру внешней мембраны, что обусловливает
освобождение колицина Е1 из бактерий в окружающую среду без разру-
шения клеток. Ген rop регулирует количество копий плазмиды в клетке.
Синтез колицина в норме репрессирован, но индуцируется агентами,
влияющими на ДНК.
Плазмида СolЕ1 при наличии в клетке конъюгативной плазмиды
может передаваться в реципиентные клетки, т. е. происходит ее мобили-
зация. У плазмиды СolЕ1 за процесс мобилизации отвечают четыре бел-
ка, кодируемые областью mob (mobilization). Роль каждого из белков по-
ка не установлена. Предполагается, что один из этих белков делает раз-
рыв одной из нити ДНК плазмиды СolЕ1 в сайте bom, необходимый для
начала переноса. После этого разорванная нить переходит в реципиент-
ную клетку, начиная с 5′-конца. Перенос осуществляется за счет tra-ге-
нов конъюгативной плазмиды. Образование коинтеграта между плазми-
дой СolЕ1 и конъюгативной плазмидой не происходит, так как плазмида
СolЕ1 не имеет в своем составе ни IS-элементов, ни транспозонов. При
такой мобилизации перенос конъюгативной плазмиды в реципиентную
клетку может и не происходить.
Следует отметить, что синтез некоторых бактериоцинов детер-
минируется генами, локализованными в хромосоме. Это характерно для
грамотрицательных бактерий Pseudomonas aeruginosa, Erwinia chrysanthemi
и др.
|