Specifické interakce kationických antimikrobiálních látek s biologickou membránou

Abstract

Jaroslav Loch Abstract Cationic antimicrobial agents (CAAs) represent a group of natural and synthetic molecules with significant activity against microorganisms, primarily based on the disruption of their cytoplasmic membrane. They are found, for example, in vertebrates, arthropods, and plants, where they contribute to defense mechanisms in epithelial tissues or the extracellular space, and are also produced by microorganisms themselves. The mechanism of action of membrane- active CAAs involves electrostatic interactions between cationic regions of the molecules and negatively charged phospholipids in bacterial membranes. This interaction leads to destabilization of the lipid bilayer, membrane permeabilization, depolarization, and subsequent leakage of intracellular contents, ultimately resulting in cell death. However, intracellular action without significant membrane disruption has also been described for other agents. CAAs are therefore considered a potential alternative to conventional antibiotics, whose efficacy is diminished by increasing resistance. This thesis summarizes current knowledge on the structure of CAAs and the factors influencing their biological activity and selectivity. It focuses on the type and spatial arrangement of cationic groups, the length and distribution of hydrophobic...

Jaroslav Loch Abstrakt Abstrakt Kationické antimikrobiální látky (KAL) představují skupinu přírodních i syntetických molekul s významnou aktivitou vůči mikroorganismům, založenou především na narušení jejich cytoplazmatické membrány. Vyskytují se např. u obratlovců, členovců a rostlin, kde se podílejí na obranných mechanismech v epitelových strukturách nebo extracelulárním prostoru a také je produkují samotné mikroorganismy. Mechanismus účinku membránově aktivních KAL spočívá v elektrostatické interakci mezi kationickými oblastmi molekul a záporně nabitými fosfolipidy bakteriálních membrán. Tato interakce může vést k destabilizaci lipidové dvojvrstvy, permeabilizaci membrány, její depolarizaci a následnému úniku intracelulárního obsahu, což v důsledku končí buněčnou smrtí. U jiných látek však byla popsána i intracelulární působení bez výrazného narušení membrány. KAL tak představují možnou alternativu k běžně používaným antibiotikům, jejichž účinnost je snižována rostoucí rezistencí. Tato práce shrnuje dosavadní poznatky o struktuře KAL a o faktorech, které ovlivňují jejich biologickou aktivitu a selektivitu. Zaměřuje se na typ a prostorové uspořádání kationických skupin, délku a distribuci hydrofobních segmentů, amfifilitu, a vliv cílové na membrány. Práce rovněž porovnává přírodní peptidy a racionálně...