Antimikrobiální peptidy jsou významnou složkou nespecifické imunity téměř všech forem života a významně se podílí na obraně jedince proti patogenním mikroorganismům. Během jejich dlouholetého studia byly popsány fyzikálně‑chemické vlastnosti molekul peptidů, klíčové pro jejich antimikrobiální účinek (kationicita, hydrofobicita, amfipaticita), a pro mnohé byly navrženy různé mechanismy jejich působení. Počáteční fází působení kationických peptidů je elektrostatická interakce se záporně nabitým povrchem bakteriální buňky. V přítomnosti bakteriální membrány nabývají molekuly peptidů své amfipatické sekundární struktury umožňující postranním řetězcům jejich hydrofobních aminokyselin zanoření dovnitř fosfolipidové dvojvrstvy membrány. To má za následek narušení struktury membrány a/nebo vznik pórů. Dochází k rozvratu biologických funkcí membrány, což v samotném důsledku vede k zániku celé buňky. Účinek je rychlý a natolik odlišný od účinku antibiotik používaných v současné klinické praxi, že se obecně předpokládá, že by se antimikrobiální peptidy v boji s infekčními chorobami jednou mohli stát léčivy nové generace. V tomto článku jsou shrnuty jednotlivé kroky výše zmíně‑ ného procesu a představeny některé modely vzniku membránových pórů. Dále jsou nastíněny způsoby, kterými se mikroorganismy proti působení antimikrobiálních peptidů brání.

Antimicrobial peptides are an important part of nonspecific immunity of almost all living organisms; they contribute significantly to their defence against pathogenic microorganisms. A range of physical and chemical properties important for the effect of these compounds (cationicity, hydrophobicity, amphipathicity) have been described during decades of their study, and various models of their mechanism of action have been proposed. First stage of the action is the electrostatic interaction of cationic peptides with negatively charged surface of the bacterial cell. Peptide molecules adopt their amphipathic secondary structure in the environment of bacterial membranes, which enables hydrophobic amino acid side chains to immerse inside the phospholipid bilayer of the membrane. It leads to membrane disruption, or alternatively to transmembrane pore formation. Such a loss of biological functions of bacterial membrane results in destruction of the entire cell. The effect is quick and completely different from the effect of commonly used antibiotics. Due to this effect, it is expec‑ ted that antimicrobial peptides could become the antimicrobials of new generation. In this article, the whole process as described above is discussed in detail and some membrane pore forming models are presented. In addition, modes of microbial resistance towards antimicrobial peptides are also summarised.

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR v v i skupina Antimikrobiální peptidy

Antimicrobial peptides: promising tool against the antibiotic resistance

Literatura