Валиномицин комплексы

Прир. И. часто характеризуются уникальной ионной избирательностью, что достигается строгим соответствием расположения атомов О лиганда размерам связанного иона. Напр., искусств, фосфолипидные мембраны, к-рые в нормальном состоянии одинаково непроницаемы для Na и К , пропускают в присут. валиномицина 10 ионов К на один иои Na . Для функционирования И. важно, чтобы углеводородные цепи липидов мембраны были в подвижном 0<жидком ) состоянии в противном случае комплексу не проникнуть через мембрану. [c.266]

Жидкостные ионообменные мембраны можно изготовить и на основе растворов нейтральных молекул, например таких, как циклодекстрины, циклические антибиотики или соединения, образующие хелатные комплексы с определяемыми катионами. Наиболее известным примером указанных электродов является электрод на основе валиномицина, коэффициент селективности которого по отношению к ионам калия почти на два порядка превышает аналогичный коэффициент для лучших стеклянных электродов. [c.178]

Гидрофобные боковые остатки придают комплексу К+-валиномицин хорошую растворимость в неполярных углеводородных слоях мембран, и, таким образом, становится возможным транспорт ионов К" " через мембрану. В случае грамицидина А обсуждается возможность образования ионных каналов. Полагают, что линейный пептид образует канальную структуру, проходящую через мембрану, через которую идет поток ионов. [c.303]

Рис. 2-47. Конформация комплекса валиномицин-К [804]. а — вид сбоку, 6 — вид вдоль оси симметрии.

Работы акад. М. М. Шемякина и сотр. явились основой для установления принципа функционирования антибиотика валиномицина как ионофора. Поэтому не случайно перед зданием Института биоорганической химии им. М. М, Шемякина АН СССР в Москве водружена оригинальная скульптура калиевого комплекса валиномицина. [c.354]

Изучение биологических мембран привело к разработке электродов на основе так называемых "нейтральных переносчиков" -макроциклических полиэфиров - антибиотиков (моноактин, грамицидин, валиномицин). Молекулы циклических полиэфиров содержат кольца иа атомов кислорода, энергетически способные вьшолнять роль сольватной оболочки вокруг катиона. Таким образом, происходит внедрение катиона в органическую фа у. При этом образуются подвижные заряженные комплексы, обеспечивающие катионную проводимость таких сред. Среди них наиболее известен К -селективный электрод с жидкой мембраной - раствором ва-линомицина в органическом растворителе. Коэффициенты селек-tивнo ти составляют = Ю- , = 1 [c.57]

Очень важная группа ионоселективиых электродов с жидкими мембранами основана на использовании особого класса комплексообразующих реагентов — ионных переносчиков, или ионофоров. Так в калиевом электроде используют макроцикли-ческий антибиотик — валиномицин, образующий прочный комплекс с калием, и гидрофобный катион тетрафенилбората. Такой электрод чувствует калий даже при избытке натрия в 10 раз. [c.244]

Все ионселективные электроды основаны на принципе полупрони-цаемости мембран. Так, в кальциевом ионселективном электроде используется жидкая мембрана, содержащая 0,1 М раствор кальциевой соли дидецилфосфорной кислоты в диоктилфенилфосфонате. Эфиры фосфорной кислоты выбраны потому, что фосфатные и полифосфатные ионы образуют с ионами кальция прочные комплексы. Таким образом, мембрана оказывается проницаемой преимущественно для ионов Са +. Во фтор идиом ионселективном электроде использована мембрана из монокристалла фторида лантана, который при комнатной температуре обладает чистой фторидной проводимостью. Особый интерес вызывают ионселективные электроды, действие которых основано на связывании катионов нейтральными макроциклическими молекулами, например молекулами антибиотиков (валиномицин) или полиэфиров. Применение ионселективных электродов не позволяет определить активности отдельных ионов, поскольку в каждом случае необходимо составлять цепь из ионселективного электрода и некоторого электрода сравнения [c.137]

Некоторые циклические лиганды ( крауны , т. е. короны ) обладают способностью соединяться с ионами щелочных металлов за счет ион-дипольных взаимодействий. Такие лиганды, называемые также ионофорами, в настоящее время хорошо изучены. К ним относится, например, антибиотик валиномицин (полипептидного типа), молекула которого представляет собой почти плоское кольцо Его диаметр соответствует размерам иона калия (негидратирован-ного). Поэтому валиномицин связывает ионы калия (но не натрия) и может перемещаться с ними как одно целое. Такие комплексы способны переходить через липидно-белковые слои и, следовательно, валиномицин может обеспечить специфический перенос ионов калия через мембраны. Это имеет существенное значение в механизме действия антибиотиков. Ионы других щелочных металлов связываются валиномицином в меньшей степени. Антибиотик грамицидин может переносить и ионы калия, и ионы натрия. [c.153]

Валиномицин относится к первой группе и является интереснейшим представителем депсипептидов. Как и вышеописанный антаманид, но в значительной степени более эффективно и универсально, этот гетероциклопептид связывает ионы металлов (К , Ыа , a , Мд2+), а также молекулы биогенных аминов (возможно, что в аммонийном состоянии, так как комплексуются все-таки катионы). Молекула валино-мицина построена из 12 фрагментов, из которых 6 представлены аминокислотой Валином (три 1-изомера и три -изомера) и шестью фрагментами [c.92]

Перечисленным требованиям в наибольшей степени отвечает циклический антибиотик валиномицин (см. рис. 6.6, II), который относится к депсипептидам (цикл образуют аминокислоты и а-оксикислоты жирного ряда). Характерной особенностью валиномицина является то, что гидрофильные полярные группы входят во внутреннюю полость антибиотика, что позволяет им участвовать в образовании комплексов с ионами металлов. Гидрофобные углеводородные радикалы образуют внешнюю оболочку и обеспечивают растворимость комплексов в органической фазе мембраны. Валиномицин образует устойчивые комплексы с калием и гораздо более слабые - с натрием. Различие обусловлено размерами полости, которая точно соответствует диаметру негидратированного иона калия. [c.207]

Особый интерес представляет определение нейтральных переносчиков (ионофоров), находящихся в неводной фазе. Если ионо-фор образует комплекс с одним из ионов водной фазы и перенос комплексного иона происходит при потенциалах, меньших потенциала простого иона, то регистрируемая вольт-амперная кривая пропорциональна концентрации ионофора в растворе. Этот метод можно использовать для определения валиномицина, нонактина, краун-эфиров и других веществ. [c.412]

Как и многие другие ионофоры, валиномицин имеет кольцевую структуру и специфически индуцирует транспорт ионов К" " через биологические и искусственные мембраны. Валиномицин — классический представитель ио-нофоров и первый пептидный антибиотик с полностью выясненной пространственной структурой (Иванов и сотр., 1969 г.). Ион калия образует комплекс с валиномицином (рис. 2-47) [804]. [c.303]

Множество синтезов пептолидов проведено Шемякиным и сотр. Его ученики, Овчинников, Иванов и др., в рамках программы изучения взаимосвязи структуры пептолидов и их активности синтезировали более 60 аналогов эиииатииа, 100 аналогов валиномицина и провели большую работу по изучению конформаций. Оказалось, что антибактериальные свойства циклодепсипептидов находятся в тесной взаимосвязи со способностью образовывать комплексы с катионами. Аналоги, ие обладающие комплексообразующими свойствами, ие оказывают антибактериального действия. Валиномицин, энниатин, антидот аитаманид (разд. 2.3.6), а также их многочисленные аналоги связываются с катионами в отношении 1 1. Кроме того, Иванов и сотр. смогли установить, что в определенных условиях могут существовать прочные комплексы с другой стехиометрией. Рис. 2-48 показывает предлагаемую (805] для ряда валиномицина структуру комплекса в виде сандвича. [c.305]

Вообш,е говоря, циклические депсипептиды можно разделить на две большие группы, а именно группу с регулярно чередующимися пептидными и сложноэфирными связями и группу с нерегулярным внедрением сложноэфирных связей. Валиномицин (88), энниатины (89) и боверицин (90), большинство которых было охарактеризовано еще 25 лет назад, принадлежат к первой группе. Сделанное в середине 60-х годов наблюдение о том, что валиномицин и родственные соединения обладают единственными в своем роде избирательными возможностями транспорта ионов, возобновило интерес к этим соединениям, отнесенным на этом основании к ионофорам. Эти пептиды образуют имеющие важное биологическое значение липидорастворимые комплексы с полярными катионами, такими как К" , Ыа+, Са +, Мд +, а также с биогенными аминами. Многообразные физические исследования указывают на то, что кинетика образования и распада комплекса и скорости диффузии ионофоров и их комплексов через липидные барьеры настолько благоприятны, что их транспорт через биологические и искусственные мембраны достигает в некоторых случаях величин, превосходящих соответствующие величины для ферментных систем. Биологические применения ионофоров, среди которых имеются полиэфиры и синтетические соединения, всесторонне рассмотрены в обзорах [142, 143]. [c.321]

Известно, что в неполярных растворителях валиномицин образует более или менее устойчивые комплексы с К+, РЬ+ и С5+. Комп- скс с К+ значительно устойчивее, чем комплекс с Ма+, и избира- льность комплексования калий/натрий выше, чем для какого-либо другого ионофора. Существующая в кристалле конформация линомицина [145] и его комплекса с ионом калия [146], а такжё [c.321]

Комплексы валиномицина с Rb+ и s+ в основном построены так же, но для того чтобы эти ионы поместились в углублении, происходят небольшие конформационные изменения. С другой стороны, сходные изменения не могут обеспечить создание углубления для ионов меньщего размера, в частности Na+, и этот катион не может в полной мере взаимодействовать с комплексующими его сложноэфирными карбонилами. Подобные обширные исследования, предпринятые в рамках общей программы исследования пептидных ионофоров, проведены с энниатинами, боверицином и их комплексами [115, 142]. [c.324]

Рентгеноструктурный анализ комплекса 222 К показывает, что 36-чле-ный цикл валиномицина представляет собой складки из шести фрагментов р-спирали (браслетообразная форма), стабилизированных внутримолекулярными водородными связями шести карбонильных групп с соседними амидными группами К-Н. Благодаря этим водородным связям конформация 222 почти заморожена, а ее центральная полость оказывается идеально соответствующей иону К" . Эффективность связывания этого катиона обеспечивается шестью сложноэфирными карбонильными группами, обращенными внутрь полости молекулы. Липофильные алкильные группы остатков О-валина и Ь-молочной кислоты, составляющих валиномицин, обращены наружу, образуя гидрофобную периферию молекулы. Последняя, во-пер-вых, препятствует проникновению воды к центральной ее части и тем самым предохраняет системообразующие водородные связи от разрушения, и, во-вторых, обеспечивает растворимость и самого валиномицина, и его комплекса с К+ в липофильных средах, в частности в клеточных мембранах. (Вопрос о конформациях валиномицина гораздо сложнее, чем здесь упрощенно изложено — подробнее см. в монографии [ЗЗГ].) Другой тип природного ионофора представлен структурой антибиотика нонактина (223). [c.474]

Успехи в биохимии и биофизике последних лет также тесно связаны с развитием краун-соединений. Примером может служить валиномицин - антибиотик, который в 1955 г. был выделен из гadioЬa illi. Как установил в 1963 г. Шемякин с сотр. [ 47], структура валиномицина представляет собой циклический додекадепсипептид (52). Механизм действия этого антибиотика был исследован после того, как Прессман и Моор [ 48] отметили изменение активности митохондрии печени крысы под действием ионов щелочных металлов. Исследование показало, что валиномиЦин избирательно образовывал комплекс с катионом калия, который активно переносился в направлении, противоположном концентрационному градиенту. Добавление валиномицина к митохондриальной фракции приводило к расходованию энергии. Эго явилось важным открытием в понимании роли N3 -К -АТРазы в биологической мем- [c.26]

Идея о том, что в мембранах для переноса электролитов могут использоваться вещества, образующие с соответствующими ионами растворимые в липидах комплексы, высказывалась в общем виде еще в 1930—1935 гг. В, Остергоутом, Однако впервые явление транспорта ионов через биологические мембраны по механизму переносчиков было обнаружено Б. Прессманом а 1964 г. В качестве такнх переносчиков он использоаал некоторые антибиотики, названные им ионофорами. Классическим представителем мембранных ионофоров является антибиотик депсипептидной природы — валиномицин. [c.591]

Уникальный принцип функционирования валиномицина в качестве ионофора выяснен на основе исследований, осуществленных главным образом в СССР М. М, Шемякиным и др. Валиномицин способен избирательно увеличивать проницаемость липидных бислоев для ионов щелочных металлов (А, А. Лев, 1967 П. Мюлл р, Д. Рудин, 1967). Валиномицин образует в неполярных растворителях устойчивые комплексы с К ,КЬ +, С5 ,но очень слабо взаимодействует с ионами Na К, Na- eлeктивнo ть этого депсипептнда является рекордной и составляет величину порядка 10 —10 . Такое поведение валиномицина связано с его пространственным строением депсипептидная цепь антибиотика формирует ионную ловушку , точно подогнанную под ионы калия. [c.591]

В комплексе валиномицин — калий ион оказывается хорошо спрятанным во внутренней сфере антибиотика, а внешняя сфера достаточно гидрофобна и обеспечивает беспрепятственное передвижение иона через липидную мембрану. Установленный впервые на примере валиномицина принцип функционирования ионофоров оказался универсальным не только для мембранных переносчикоа, но и для других типов молекулярных ловушек и катализаторов, широко используемых в настоящее время в химии и в технике. Неудивительно поэтому, что скульптурная композиция, изображающая изящную структуру калиевого комплекса валиномицина, украшает здвние Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина АН СССР в Москве. [c.592]

Некоторые из этих антибиотиков, например моненсин, селективно связывают ноны щелочных металлов, в частности натрий. Однако особую популярность они получили как переносчики ионов Са и по масштабам использования в исследованиях мембран приближаются к валиномицину. Как установлено с помощью рент-геноструктурного анализа, в комплексах с ионами молекулы полиэфирных антибиотиков обволакивают связываемый ион, удерживая его за счет ион-дипольных взаимодействий с простыми эфирными группировками. Подковообразная конформация антибиотика нередко стабилизируется водородной связью между группами, расположенными на противоположных концах цепи в случае Са в [c.594]

Важной особенностью полиэфирных ионофоров является наличие в их молекуле карбоксильной группы, которая ионизуется в процессе комплексообразования. Поэтому, в отличие от положительно заряженных комплексов депсипептидов и нактинов (напрнмер, валиномицин-К ), комплексы полиэфирных антибиотиков, как правило, электронейтральны. Отсюда и их различное поведение при индуцируемом ими транспорте ионов через биологические и искусственные мембраны он практически ие зависит от мембранного потенциала. [c.596]

IX комплексов могли бы выступать более простые по Нению с валиномицином соединения, имеющие в мак-е атомы со свободной парой электронов, в первую дь кислород и азот 4Чарльз Педерсен в 1967 г, Жан-Мария Лен в 1969 г езировали макроциклические простые эфиры (краун-ы) и бициклические простые эфиры с атомами азота в X моста (криптанды), примеры которых приводятся [c.557]

Особенностью валиномицина, краун-эфиров, криптан-дов, порфиринов (в геме гемоглобина крови) и др является их способность образовывать соединения включения с малыми молекулами, например, СО, СО2, О2, или связывать последние, а также катионы, например. К , Ка , Ре , Ре , Са итд Селективность по отношению к катиону и устойчивость образующихся комплексов зависят от множества параметров, в том числе от [c.558]

До сих пор обсуждение комплексообразующих свойств полиэфиров было сконцентрировано на синтетических лигандах. Однако известен ряд природных соединений, проявляющих антибиотические свойства и обладающих способностью образовывать комплексы с ионами щелочных и щелочноземельных металлов, растворимые в липидах. Многие из них содержат остатки циклических эфиров, тогда как другие, которые здесь рассматриваться не будут, представляют собой нейтральные макроциклы, кольцо которых состоит из амидных и сложноэфирных связей (например, валиномицин). В этом классе циклических эфиров можно провести различие между макроциклическими нейтральными молекулами и одноосновными кислотами. В качестве примера веществ последней группы можно привести нигерицин (115), который первоначально был выделен [187] в 1951 г. вместе с двумя другими кислыми метаболитами из неидентифицированного вида Streptomy es . Интересно отметить, что растворимость солей щелочных металлов этих метаболитов в бензоле и горячем петролейном эфире и их нерастворимость в воде были обнаружены в процессе их выделения, однако из этого не последовало соответствующих выводов. Спустя 17 лет структура нигерицина была установлена методом рентгеноструктурного анализа его серебряной соли, которая изоморфна натриевой соли. Полученные результаты показали, что в кристалле один атом кислорода карбоксилат-аниона связан водородной свя-зью с двумя гидроксильными группами в кольце А с образованием [c.424]

Разнообразие функций Na+, K+, Mg2+ и Са2+ в биологических системах - системах, самораспределяюшихся в организме, - и координационные состояния, в которых они находятся в различных центрах, было предметом рассмотрения в обзоре Уильямса [833а]. Одно из наиболее существенных явлений - селективный перенос ионов через мембраны очень интересен с химической точки зрения. Перенос М+ через гидрофобную фазу мембраны достигается за счет координации металла с полидентатными органическими лигандами. Клетки предпочтительно накапливают К+, а не Na +. Как следует из разд. 4.Ж, существуют макроциклические лиганДы, которые селективно сольватируют каждый из ионов щелочных металлов. Селективный перенос К+ по сравнению с Na+ и Li + через модельные мембраны можно вызвать путем введения в мембрану валиномицина (табл. 2.26) и наложения э.д.с. поперек мембраны [840]. Было продемонстрировано таким образом соответствие радиуса К+ размеру полости в структуре молекулы валиномицина. Другая модельная система связывает перенос Na + в виде его комплекса с биоорганическим соединением с градиентом рН, который приводит к градиенту концентрации Na + поперек мембраны [198]. [c.423]

Смотреть страницы где упоминается термин Валиномицин комплексы: [c.223] [c.105] [c.282] [c.531] [c.474] [c.93] [c.292] [c.366] [c.368] [c.398] [c.8] [c.285] [c.473] [c.63] [c.130] [c.268] [c.8] [c.204] [c.370] [c.390] [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология