| Spiramycin | |
| Identifikation | |
|---|---|
| IUPAC navn | (4 R , 5 S , 6 R , 7 R , 9 R , 10 R , 11 E , 13 E , 16 R ) -10 - {[(2 R , 5 S , 6 R ) -5- (dimethylamino) - 6-methyltetrahydro-2 H -pyran-2-yl] oxy} -9,16-dimethyl-5-methoxy-2-oxo-7- (2-oxoethyl) oxacyclohexadeca-11,13-dien-6-yl 3, 6-dideoxy- 4-0 - (2,6-dideoxy-3- C- methyl-a- L - ribo- hexopyranosyl) -3- (dimethylamino) -a- D- glucopyranosid |
| Synonymer | 2 - [(4 R , 5 S , 6 S , 7 R , 9 R , 10 R , 11 E , 13 E , 16 R ) -6 - {[(2 S , 3 R , 4 R , 5 S , 6 R ) -5 - {[(2 S , 5 S , 6 S ) -4,5-dihydroxy-4,6-dimethyloxan-2-yl] oxy} -4- (dimethylamino) -3-hydroxy-6-methyloxan -2-yl] oxy} -10 - {[( 2R , 5S , 6R ) -5- (dimethylamino) -6-methyloxan-2-yl] oxy} -4-hydroxy-5-methoxy-9, 16-dimethyl-2-oxo-1-oxacyclohexadeca-11,13-dien-7-yl] acetaldehyd |
| N o CAS | |
| N o ECHA | 100.029.476 |
| ATC-kode | J01 |
| PubChem | 5284619 |
| SMILE |
CN (C) [C @ H] 1CC [C @ H] (O [C @ H] 1C) O [C @ H] 4C = CC = CC [C @ H] (C) OC (= O ) C [C @ H] (O) [C @ H] (OC) [C @ H] (O [C @ H] 3OC (C) [C @ H] (O [C @ H] 2CC (C) (O) [C @ H] (O) [C @ H] (C) 02) [C @ H] (N (C) C) [C @ H] 3O) [C @ H] (CC = O) C [C @ H] 4C , |
| InChI |
InChI: InChI = 1 / C43H74N2O14 / c1-24-21-29 (19-20-46) 39 (59-42-37 (49) 36 (45 (9) 10) 38 (27 (4) 56- 42) 58-35-23-43 (6.51) 41 (50) 28 (5) 55-35) 40 (52-11) 31 (47) 22-33 (48) 53-25 (2) 15- 13- 12-14-16-32 (24) 57-34-18-17-30 (44 (7) 8) 26 (3) 54-34 / t 12-14,16,20,24-32,34- 42 , 47,49-51H, 15,17-19,21-23H2,1-11H3 / b13-12 +, 16-14 + / t24-, 25-, 26-, 27 ?, 28 +, 29 +, 30 +, 31-, 32 +, 34 +, 35 +, 36-, 37-, 38-, 39-, 40 +, 41 +, 42 +, 43? / M1 / s1 |
| Kemiske egenskaber | |
| Brute formel |
C 43 H 74 N 2 O 14 [isomerer] |
| Molar masse | 843,0527 ± 0,0442 g / mol C 61,26%, H 8,85%, N 3,32%, O 26,57%, |
| Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet. | |
Den spiramycin er en antibiotikum og en antibakteriel af klassen af makrolider , der består af en central ring 16 atomer. Det produceres af bakterien Streptomyces ambofaciens ( actinomycetes ).
Den spiramycin blev beskrevet i 1954 af Pinnert-Sindico, Ninet, Preud'homme og Cosar. Dette molekyle blev isoleret i 1951 fra en tidligere ukendt bakterie , Streptomyces ambofaciens . Denne bakterie kom fra en kultur taget fra regionen Péronne (Somme, Nord-Pas-De-Calais-Picardie) i Frankrig. Spiramycin har et bakteriespektrum tæt på dem af erythromycin , oleandomycin og carbomycin ( makrolider ).
To år senere beskrev schweiziske forskere, Corbaz, Ettlinger og deres team, et nyt antibiotikum, som de navngav foromacidin.
Ved at sammenligne strukturer af spiramycin og foromacidin viste det sig, at de var det samme molekyle.
François, i 1955 og Michel, i 1958 viste, at spiramycin hæmmer deamineringen af forskellige aminosyrer af tarmens mikrobiota hos grisen (en egenskab der findes for mange antibiotika ). De korrelerede stimulering af vækst in vivo og hæmmende virkning på katabolismen af arginin in vitro . Ifølge deres arbejde har spiramycin den højeste hæmningshastighed blandt alle antibiotika (114% inhiberingshastighed baseret på aureomycin ).
I Februar 1961, har forskere demonstreret spiramycins virkning på svinens vækst, hvilket bekræftede in vivo- resultaterne af François og Michel.
I 1959 demonstrerede Conrad, Nelson og Beeson og i 1960 Hays og Speer effektiviteten af spiramycin i svinefoder med hensyn til vækst og forbrugsindeks.
I 1955 blev spiramycin administreret oralt kaldet “ Rovamycin ” af firmaet Rhône-Poulenc Rorer . Aktiviteten af spiramycin mod parasitten Toxoplasma gondii , som er et middel til toxoplasmose , blev afsløret i 1958. Det var kun ti år senere, at behandlingen af toxoplasmose hos gravide begyndte. Produktionen af spiramycin til den parenterale indgivelsesvej begyndte i 1987.
Olukoshi og Packter antog i 1994, at lipidlagre ( triglycerider ) ville være en kilde til forløbere for biosyntese af antibiotika . Derefter demonstrerede Schauner og deres team i 1999 vigtigheden af intracellulære lipider på produktionen af spiramycin .
Der er to stammer af Streptomyces ambofaciens- bakterier ATCC23877 og DSM40697, der er i stand til at syntetisere spiramycin.
Plasmider spiller en vigtig rolle i biosyntese af makrolider (Omura et al. 1979).
Spiramycin består af flere grupper:
Biosyntesen af makrolider finder sted i tre faser:
Aglycon-del:
Syntese af sukker:
Terminal reaktioner
Der er to typer biosyntetiske gener: pleiotropiske regulerende gener, hvis funktion er morfologisk og fysiologisk differentiering, og specifikke regulatoriske gener, hvis funktion er specifikt at kontrollere biosyntetiske gener.
Ved at udføre en RT-PCR-analyse af alle gener til spiramycin-biosyntese blev ekspressionen af srmR- og smrS-generne analyseret. Dette gjorde det muligt at vise, at srmR-genet (specifikt regulatorisk gen) er nødvendigt for ekspressionen af srmS. Hvad angår srmS-genet, styrer det ekspressionen af de fleste biosyntetiske gener.
I S. ambofaciens er de biosyntetiske gener (srmG), resistensgenet (srmB) og det specifikke regulatoriske gen (srmR) i den samme kromosomale region. Genene, smS og srmR, er grupperet sammen på et kromosom i form af "klynger" eller grupper af gener.
Inaktivering af disse gener fører til produktion af spiramycin, overtrykket for sin del øger produktionen af spiramycin tre gange.
Genene til biosyntese af enzymerne i den primære metabolisme kan inhiberes eller undertrykkes af mediets sammensætning. Forløberne anvendt til syntese af spiramycin er substrater, der kommer fra det primære stofskifte.
Sammensætningen af dyrkningsmedietSpiramycin er sammensat af tre bestanddele med meget lignende egenskaber, spiramycin I, II og III, der er fremstillet af en kultur af Streptomyces ambofaciens. Vækst og produktion styres af fraværet eller tilstedeværelsen af visse elementer såvel som deres variationer i dyrkningsmediet for at øge udbyttet. De første kulturer af spiramycin af S. ambofaciens blev udført på et komplekst medium indeholdende kilder til assimilerbart kulstof og visse mineralsalte, samt sojabønnemel, ekstrakter eller autolysater af gær ... Men disse stoffer er variable og komplekse, hvilket fører til vanskeligheder med nøjagtig gengivelse af de opnåede resultater. Forskerne oprettede også et dyrkningsmedium ved hjælp af enkle stoffer til at producere stadig højere koncentrationer af spiramycin. Således er bestanddelene, der er vigtige for produktionen af spiramycin:
Den anvendte kulstofkilde kan være i forskellige former:
Chloridioner og sulfationer anvendes til en optimal nitrogenkoncentration på mellem 1,2 og 1,4 g / l. Chloridionen er også essentiel til produktion og vækst af spiramycin, hvis optimale koncentration er 10 til 14 g / l, og som ofte indføres i form af natrium eller kaliumchlorid.
Det er også blevet vist, at fosfationer spiller mere en kemisk rolle end en bufferrolle i produktionen af spiramycin, og at fosfatkoncentrationen bestemmer fordelingen af de tre bestanddele af spiramycin såvel som dets produktion. Denne koncentration er optimal mellem 2 og 4 g / l for kaliumphosphat. Andre former for phosphat findes, såsom pyrophosphater, metaphosphater, polyphosphater såvel som glycerophosphater.
Magnesium er også til stede i form af sulfat og chlorid til en optimal koncentration på 1 g / l.
Ved at vide, at kulturen med Streptomyces ambofaciens ofte bliver sur, er det nødvendigt at anvende natriumcarbonat med en optimal koncentration på 5 til 10 g / l for at undgå forsuring og for at have en hurtig og høj produktion af spiramycin.
Det er også bevist, at visse metaller såsom zink (10 til 20 mg / l) og cobalt (0,1 mg / l) i form af et salt, som ioniserer metallet (nitrat, chlorid, sulfat osv.) Tillader en stigning i udbytte. Den almindelige tilsætning af disse to metaller har en synergistisk virkning, idet udbyttet er højere end når de introduceres alene. De andre metaller, der anvendes alene (uden at være forbundet med zink eller nikkel), der er i stand til at ændre andelene af de tre bestanddele, er: jern (1 til 10 mg / l), nikkel og mangan (0,02 til 0,2 mg / l). Andre metaller i ionform som kobber, molybdæn og vanadium virker på hastigheden af udviklingen af Streptomyces . Således er et medium, der omfatter alle disse enkle elementer, billigere og kan styres lettere.
Som konklusion kan koncentrationen af spiramycin I i slutproduktet forøges eller formindskes ved at modificere sammensætningen af mediet i ammoniumsalte, i metaller associeret med et phosphat såvel som i calciumcarbonat. For eksempel fremmer koncentrationer af ammoniumsalte over eller under den optimale koncentration produktionen af spiramycin I, men nedsætter det samlede udbytte. Derudover øger forøgelsen af natriumcarbonatkoncentrationen produktionen af spiramycin I, mens kaliumphosphatkoncentrationen har den virkning, at den mindsker den.
De vigtigste reglerDe vigtigste regler er lavet af katabolismen af en kulstofkilde, af fedtsyrer, af nitrogenkilder og endelig af fosfat.
I høje koncentrationer af glukose eller andre kulstofkilder er produktionen af spiramycin ugunstig. Men det er gunstigt, hvis disse forstadier metaboliseres dårligt (intervention af exocellulære amylaser).
Stimulering af bakterierne med fedtsyrer kan føre til en modifikation af cellemembranen (på lipidniveau), hvilket fremmer assimilering af andre forstadier, såsom nitrogenkilder.
En for høj koncentration af ammonium- eller nitrogenforbindelser fører til hurtig metabolisme og undertrykker således biosyntese af spiramycin. Ammoniumioner undertrykker gener til enzymbiosyntese, som fremmer nedbrydningen af aminosyrer og dermed syntesen af spiramycin.
I høj fosfatkoncentration hæmmes syntesen af spiramycin. Fosfat virker direkte på biosyntese af enzymer med sekundær metabolisme. Det tillader også kontrol af intracellulære adenylater (AMP, ADP og ATP).
Andre reglerS. ambofaciens skal assimilere ammonium og phosphat for at fungere korrekt.
Tilstedeværelsen af kortkædede fedtsyreaktiverende enzymer er essentiel for at resultere i de begrænsende forløbere, som er essentielle for syntesen af spiramycin.
Katabolisme af langkædede eller kortkædede fedtsyrer (beta-oxidation) og glykolyse vil resultere i aktiverede fedtsyrer.
Katabolismen af aminosyrer (valin, isoleucin og leucin) vil give andre begrænsende forløbere (Propionyl-CoA (3C), n-butyrat (4C), Acetyl-CoA (2C), n-Butyl-CoA (4C)).
Bakterierne har en resistensmekanisme over for spiramycin. Biosyntese-generne og resistensgenerne, der er placeret på samme loci, transskriberes samtidigt, hvilket sikrer beskyttelsen af bakterierne under produktionen af spiramycin.
Resistens kan virke på membranpermeabilitet eller for visse gener, der koder for transportproteiner, der fremmer udskillelsen af spiramycin.
Bakterierne kan også syntetisere enzymer, som inaktiverer produktionen af spiramycin (ved phosphorylering, acetylering, adenylering eller glycosylering).
Produktionsmediet er et flydende medium indeholdende biprodukter fra fødevareindustrien.
Produktionsmedium ved pH = 7,7
| Majs stejl | 20,0 gL −1 |
| Opløselig stivelse | 50,0 gL- 1 |
| (NH4) 2SO4 | 5,0 gL -1 |
| KH2PO4 | 2,8 gL -1 |
| FeSO4 | 0,5 gL -1 |
| NaCl | 10,0 gL- 1 |
| Majsolie | 20,0 gL- 1 |
I dette produktionsmedium kan Streptomyces ambofaciens have to former:
Industriel produktion udføres i batcher (eller "batch") i fermentorer på flere snesevis af m 3 . Væsentlig omrøring af mediet er afgørende for at opnå en tilstrækkelig koncentration af opløst ilt.
To forskellige typer agitation anvendes til dyrkning af Streptomyces ambofaciens : radial flow agitation og axial flow agitation.
Spiramycin hæmmer bakteriel proteinsyntese ved at binde til det bakterielle ribosom .
Spiramycin er også et fødevaretilsætningsstof , der er opført under nummer E710, som kan bruges med ekstraordinær tilladelse til at bekæmpe visse forme i produkter af animalsk oprindelse.