《多肽类抗生素》PPT课件.ppt

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1、1,第7章 多肽类抗生素,2,简介：自1939年发现第一个多肽类抗生素：短杆菌素以来，本类抗生素已经超过了1000种。但投入临床上应用的仅几十种。产量有从100公斤至1000吨（如杆菌肽）以上。肽类抗生素包括所有的氨基酸型的、肽型的、蛋白质型的，以及它们的杂环化合物（即含杂环结构的，或含衍生氨基酸的，经简单环化反应而得环状结构的化合物）。事实上，随着抗生素研究的深化和发展，作为简单氨基酸衍生物的内酰胺类和多肽内酯类的放线菌素等，都因各自拥有了众多的成员，且具有了自己的化学结构和生物学性质（包括相似性和特征），习惯上已被单独归成大类。绝大多数肽类抗生素由细菌和放线菌产生，少数由真菌产生。特别重要

2、的是芽孢杆菌（Bacillus），能极为专一地产生肽类抗生素。而在真菌中，常常产生被修饰了的氨基酸（如内酰胺等）。每株产生菌往往都能同时产生(合成)出一系列紧密相关的肽抗生素。天然来源的肽类抗生素还含有未见于一般蛋白质的新氨基酸。如D氨基酸，氨基酸，新型氨基酸和鸟氨酸等。在化学结构上，仅一小部分肽抗生素呈线状的。其余大多是环状化合物（环肽），具有抗G+、G-和肿瘤作用。,3,第一节 多肽类抗生素的特征和分类,一、特征：多肽类抗生素与高等动植物中具有激素功能的多肽和蛋白质不同，具有以下特征：1、分子量比一般蛋白质小得多。平均在1000左右，一般在3003000之间。2、动植物中常见的组、蛋氨酸，

3、在本抗生素中很少见。而常常出现一些在结构和立体化学上不寻常的氨基酸（如含S的复杂杂环的不饱和的N甲基化的亚胺或氨基酸。特别是脯氨酸衍生物。其最大特点是含有D氨基酸。有时在同一分子中，含有同一氨基酸的D和L两种构型）。3、常含类脂化合物。通常是脂肪酸，脂肪胺等。4、含有一般肽类里罕见的结构（如由416个氨基酸构成大环结构，环孢菌素），异乎寻常的是却没有游离的氨基和羧基。在合适的氨基酸的残基之间有很大的成环倾向。从而会出现大环中还有小环。5、以一组紧密相关的化合物的复合物所构成。并已成为一个规律。差别仅一个或若干个氨基酸不同，或仅非氨基酸组成部分有微小差异。6、正是由于以上这些特点，肽类抗生素不易

4、被来自动植物体内的酶所水解。7、在生物体内合成的性质相近的一组多肽类抗生素，分离相当困难。,4,二、分类,5,三、重要的肽类抗生素介绍,1、线状a.短杆菌肽(Gramicidin)：包括A、B、C等由15个氨基酸组成。b.博来霉素(Bleomycin)：抗肿瘤抗生素。1966年日本梅泽等从轮枝链霉菌发酵液里提取出的碱性水溶性糖、肽复合物。我国70年代试制成功。71年投产，当时定名为争光霉素。78年通过技术鉴定，改名为盐酸平阳霉素（分A、B两组共13个组分）。2、短杆菌酪肽(环状)。有三种组分，分为A、B、C。环状多肽类抗生素主要为抗G+菌，若游离NH2增加时，抗G-效力增强。杆菌肽作为饲料添加

5、剂，世界年产量超过1000吨。3、放线菌素（actinomycins）属仅由氨基酸组成的抗生素，分子中除酰胺键外，还有内酯键（有20多种）。由2个多肽链+发色团（吩嗪），具抗癌作用，又称更生霉素4、缬氨霉素（valinomycin）属酯肽化合物，由氨基酸和羟基酸交替组成。是生化研究用的产品，成为生化研究工具。5、环孢菌素（Cyclosporin A）由11个氨基酸残基组成的抗生素。有抗霉菌作用，但主要是作为机体免疫抑制剂，是目前器官移植的首选药物。总之，多肽类抗生素毒性一般较大，主要会引起神经毒性和肾毒性。比较典型的要算多粘菌素。在生产技术上具有代表性。因此列为工艺介绍的代表。,6,第二节 环

6、肽类抗生素,*又称多粘菌素E，*以前称作“结核放线菌素(Tuberactinomycin)”,7,多粘菌素和粘杆菌素的化学结构,8,卷曲霉素的化学结构,卷曲霉素IA(R=OH)和卷曲霉素IB(R=H),9,恩维霉素的化学结构,R=OH（恩维霉素N）或 H（恩维霉素O）,10,第三节 糖肽类抗生素概述（一）,糖肽类抗生素是由7个氨基酸组成的环肽母核与27个糖以糖苷键相连接的一类抗生素的总称。环肽N端的第2个和第4个芳香族氨基酸以及第4个和第6个芳香族氨基酸的芳基以C-O-C键相连接，第5个和第7个芳香族氨基酸的芳基以C-C键或C-O-C键相连接。这类抗生素与细菌细胞壁肽聚糖生物合成前体N-乙酰葡

7、糖胺-N-乙酰胞壁酸(-五肽)-焦磷酸脂类中的D-丙氨酰-D-丙氨酸结合，从而抑制肽聚糖转糖基反应（聚合反应）和转肽反应（交联或架桥反应）。,11,糖肽类抗生素呈杀菌作用，但抗菌谱较窄，仅对金黄色葡萄球菌、链球菌等G+细菌和梭菌一类厌氧菌有效，重点用于MRSA感染，一般为三线用药。这类抗生素口服不吸收，静脉点滴用于由MRSA引起的败血症，但也可口服用于骨髓移植前的消化道杀菌、MRSA引起的肠炎和艰难梭菌(Clostridium difficile)引起的伪膜性大肠炎。糖肽类抗生素可发生红颈综合征、肾和第8对脑神经障碍、过敏样症状等副作用。目前临床上使用的糖肽类抗生素均为发酵产品，主要有万古霉素

8、(vancomycin)、去甲万古霉素(N-demethylvancomycin)、替考拉宁(teicoplanin)和拉莫拉宁(ramoplanin)。,12,万古霉素(R=CH3)与去甲万古霉素(R=H)由东方拟无枝酸菌(Amycola-topsis orientalis)发酵生产,糖肽类抗生素是由7个氨基酸组成的环肽母核与27个糖以糖苷键相连接的一类抗生素的总称。环肽N端的第2个和第4个芳香族氨基酸以及第4个和第6个芳香族氨基酸的芳基以C-O-C键相连接，第5个和第7个芳香族氨基酸的芳基以C-C键或C-O-C键相连接。,13,糖肽类抗生素是由7个氨基酸组成的环肽母核与27个糖以糖苷键相连

9、接的一类抗生素的总称。环肽N端的第2个和第4个芳香族氨基酸以及第4个和第6个芳香族氨基酸的芳基以C-O-C键相连接，第5个和第7个芳香族氨基酸的芳基以C-C键或C-O-C键相连接。,14,替考拉宁A2系列：A2-1，R=(Z)-4-癸酸；A2-2，R=8-甲基壬酸；A2-3，R=正癸酸；A2-4，R=8-甲基癸酸；A2-5，R=9-甲基癸酸(由科罗拉多拟无枝酸菌Amycolatopsis coloradensis发酵生产),15,拉莫拉宁A2(Ramoplanin A2)(R=，R=二糖)由游动放线菌(Actinoplanes spp)发酵生产，口服治疗肠道VRE感染症。,16,开发中的新糖肽

10、类抗生素Oritavancin(LY333328),半合成糖肽类抗生素，静脉注射,用于治疗由革兰氏阳性细菌包括MRSA和VRE引起的皮肤和软组织感染。,C86H97Cl3N10O26=1793.1,17,名词解释MRSAmethicillin-resistant Staphylococcus aureus抗甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSEmethicillin-resistant Staphylococcus epidermidis抗甲氧西林表皮葡萄球菌VRSAvancomycin-resistant Staphylococcus aureus抗万古霉素金黄色葡萄球菌VREvancomycin-

11、resistant enterococci抗万古霉素肠球菌MDRmultidrug resistance 多重抗药（对多种抗生素具有抗药性）或交叉抗药R因子耐药因子，是存在于质粒上的易于传播的耐药基因,18,C88H102Cl2N10O27=1802.71,开发中的新糖肽类抗生素Dalbavancin(BI-397)新型半合成糖肽类抗生素，对革兰氏阳性细菌包括MRSA、MRSE和VRE有很强的杀菌作用，用于替代万古霉素,19,第四节 链阳菌素类抗生素概述,链阳菌素(Streptogramin)是1953年发现链霉菌产生的复合肽内酯类抗生素，它由抗菌因子链阳菌素A和辅助因子链阳菌素B组成。后来，

12、又先后发现蜜柑霉素(Mikamycin)、原始霉素(Pristinamycin)、春霉素(Vernamycin)、维及尼霉素(Virginiamycin)等同类抗生素，统称为链阳菌素类抗生素(Streptogramins)。目前临床应用的链阳菌素类抗生素仅有由原始霉素IIa半合成得到的达佛斯汀(Dalfopristin)和由原始霉素Ia半合成得到奎奴斯汀(Quinupristin)以70/30比例组成的混合物昔奈西得(Synercid)。达佛斯汀与细菌核蛋白体的50S亚基结合，而奎奴斯汀与大环内酯抗生素的作用机制相同，达佛斯汀还同时能改变核蛋白体的结构使其对奎奴斯汀更敏感，因此两种复合成分具有

13、显著的协同作用。昔奈西得对粪肠球菌以外的G(+)细菌和摩拉氏菌、奈瑟氏菌等G(-)细菌以及枝原体、军团菌等有很好的杀菌活性。昔奈西得为静脉给药。链阳菌素与大环内酯抗生素呈交叉耐药，耐药菌主要为葡萄球菌和某些肠球菌。,20,达佛斯汀与奎奴斯汀的化学结构,达佛斯汀(dalfopristin)奎奴斯汀(quinupristin),21,第五节 脂肽类抗生素,目前临床上应用的脂肽类抗生素只有具有环脂肽结构的潜霉素(Daptomycin，也音译为达普托霉素)，它是由玫瑰孢链霉菌(Streptomyces roseosporus)发酵产生的，可使细菌细胞膜去极化，从而破坏其传输功能。潜霉素对厌氧菌以外的G

14、+细菌有很强和迅速的杀菌活性，并有较长的呈剂量依赖性的后抗菌效应，但对G细菌无效。由于独特的杀菌机制，细菌对潜霉素极少产生抗药性，且与其他抗生素无交叉抗药性，故用于MRSA、VRE及抗青霉素肺炎链球菌(PRSP)的感染及其他严重的G+细菌感染。潜霉素与庆大米星对葡萄球菌和肠球菌有协同作用。潜霉素对骨骼肌、肾、胃肠道及神经系统有某些副作用，但停药后可恢复。减少给药次数可降低其副作用。潜霉素为静脉给药。,22,潜霉素(daptomycin)的化学结构分子式：C72H101N17O26 分子量：1620.72,23,潜霉素(daptomycin)的化学结构,24,潜霉素(daptomycin)对细菌

15、细胞膜的作用机制,25,多粘菌素和粘杆菌素的化学结构,第六节 多粘菌素的生产,26,第六节 多粘菌素的生产,1、多粘菌素的理化性质由多粘杆菌所产生。由多中氨基酸和脂肪酸组成的一簇碱性多肽类抗生素（1）药理：在已知抗生素中，多粘菌素对G作用最强（由G引起的脑膜炎，等），特别是它能抑制其他抗生素几乎没有作用的绿脓杆菌，且不产生抗药性。（2）毒性：a、对中枢神经，肾脏有影响，临床表现为晕眩，共济失调，腿软等。b、注射时局部产生红肿，疼痛，B.E毒性最小，疗效最高。c、当与甲醛，亚硫酸氢钠反应，形成Na N磺甲基衍生物（NHCH2SO3Na）时，注射时就不会疼痛，活性保持。,27,（3）结构：A、由1

16、0肽组成，含有一个7元环 B、A.B.E为5价，D为4价 C、B.E含羟基氨基酸较少，游离碱水溶性小；A.D含羟基氨基酸较多，游离碱水溶性大。（4）物性：白色粉末，无气味，味苦，有引湿性。pH2.07.0时稳定。pH7.0很快失效，失效时仅发生立体结构改变或分子内重排，与酰化剂作用同时失效。（5）效价基准：多粘菌素B游离碱理论效价定为10000u/mg，E定为30000u/mg,28,2、多粘菌素的菌种和发酵（1）产生菌为多粘性菌：无芽孢的变株产量低，经过热处理可提高抗生素的产量，每一菌种产生一种多肽类抗生素，可连接不同的脂肪酸如B1和B2，E1和E2等（2）发酵：过程可分为三个不同的发酵期。

17、繁殖期，分泌期和芽孢形成期，在生产上要在芽孢形成之前放罐，周期一般为3640个小时。要点：（1）单一碳源时多糖比单糖或双糖好。复合碳源时玉米粉加糊精最好（2）有机酸类能刺激多粘性菌E的产生，提高产量；而且奇数碳的酸比偶数碳的酸好。（3）尿素对E的生产效果较好。花生饼粉。黄豆饼粉较差。而硫酸氨更优于尿素。（4）最适合pH5.56.2（E）可用氨水调节。综合以上要点可以看出，以多糖简单氮源较好。,29,3生物合成机制,本类抗生素生物合成机制还未搞清楚。不过有一点可以肯定，它与蛋白质的合成无多大关系。理由是：（1）以L-苏氨酸-C14进行示踪试验，发现：氯霉素、放线菌素D、嘌呤霉素等抑制标记物掺入蛋

18、白质，而刺激E的形成。（2）加入0.1mg分子的D-亮氨酸或D-苯丙氨酸，抑制D的生产，但对生长无影响，而加入5倍量的L-亮氨酸，可解除D-亮氨酸的抑制作用。（3）8-N鸟嘌呤在低浓度（0.5mg分子）时强烈抑制多粘菌素的生产，但对生长或细胞核酸组分和量只有很小的影响。以上说明多粘菌素的合成并不遵照蛋白质合成的样板机制进行。此外，L-2.4-二氨基丁酸(L-Dab)C14是B的前体。理由：从多粘菌素中分离出L-Dab活化酶，此酶高度专一性。L-Dab是此酶的天然底物。L-Dab酶活性愈强，生产能力愈强，反之此酶活力下降。,30,4生物合成与产芽孢的关系,多粘菌素通常是自对数期起，直到自溶期和产

19、芽孢止。关系如下：1、不产芽孢的，也不产多粘菌素；2、抑制芽孢生成的，也抑制多粘菌素生产；3、静止培养抗生素和芽孢同时消失，振荡生产，两种作用同时恢复；4、在对数期末两者（芽孢、抗生素）显著受温度影响，30：两者均高产，37：两者均大大减少消失；5、抗生素量下降时，芽孢开始生产。以上这些说明多粘菌素的形成和产芽孢是联合控制的，它们之间有某功能关系，其它种种猜测均未得到证实。,31,5提取和精制,方法：吸附法、沉淀法、溶媒萃取法、离子交换法。（以离子交换法应用最广。）1、吸附法：以活性炭作为吸附剂，以酸性溶液洗脱。问题是：选择性差，收率低。2、溶媒萃取法：在碱性下，转入有机溶媒，酸性下转入水相。但质量不稳定。3、离交法：可采用阳离子交换树脂提取，过程与链霉素相近（弱酸101X4），利用分子量最低的多磷盐，即焦磷酸钠，能使镁离子从树脂上挤下来。焦磷酸钠的浓度以0.5%为宜.这样可以大大地提高抗生素的成品质量,32,Thank you everyone!,