Stikstofverbindingen
Een L-leucine antimetaboliet, AL-719 genaamd, werd geïsoleerd uit de kweekbouillon van verschillende Streptomyces-soorten. In deze metaboliet is een van de twee methylgroepen gesubstitueerd door chloor (71).
Een glutaminezuur-analoog (72) werd geïsoleerd uit een productiestam van Streptomyces. Het bleek gedeeltelijk werkzaam te zijn tegen Micrococcus luteus.
Een andere soort van het genus Streptomyces , geïdentificeerd als S. xanthocidicus, bleek een verbinding te produceren, FR900148 genaamd (73). Deze verbinding remt de groei van zowel Gram-positieve als Gram-negatieve bacteriën. Aangenomen wordt dat het de biosynthese van de celwand remt. Met behulp van fysisch-chemische methoden werd de structuur bepaald als 1-N-valyl-3-chloor-2,5-dihydro-5-oxo-1H-pyrrool-2-carboxylzuur.
4-Chloorthreonine (74) werd geïsoleerd uit de streptomycet met de naam OH5093. Het vertoont de antibiotische activiteit tegen de gist Candida.
Armentomycine (75) remt de groei van bacteriën op een synthetisch medium. De biosynthese van dit niet-eiwit aminozuur wordt gekatalyseerd door een peroxidase die gechloreerde substituenten in het molecuul opneemt zonder gelijktijdige verwijdering van andere functionele groepen.
Fig. (14). Aminozuurmetabolieten
De antimetabolische activiteit van di- tri- en oligopeptiden is algemeen erkend. Verbinding (76) werd geïsoleerd uit de kweekbouillon van Streptomyces sp. 372A. De verbinding remt de groei van Gram-positieve en Gram-negatieve bacteriën, echter alleen op een chemisch gedefinieerd medium. De toevoeging van L-glutamine heft het effect op.
Chlorocardin (77) werd geïsoleerd als een β-lactam antibioticum en vertoont biologische activiteit tegen bacteriën van het geslacht Pseudomonas in vitro.
Een nieuw herbicide resormycin (78) werd geïsoleerd uit de streptomycet S. platensis en vertoont een significant biologisch effect tegen de eencellige groene alg Selenastrum capricornutum. Resormycine remt voornamelijk eerder de groei in het donker dan in het licht. Het effect van de verbinding op onkruid in gewassen werd ook onderzocht in veldexperimenten.
Een complex van actinomycines Z (Z1-Z5) met slechts twee chloorbevattende β-depsipeptiden (79= Z3, 80= Z5) werd geïsoleerd uit de bekende S. fradiae . Beide actinomycines (Z3 en Z5) vertonen significante cytotoxiciteit tegen kankercellen.
Pepticinnamines (A-F) (81= E) die de farnesyloverdracht remmen en tot de eiwitfamilie behoren, werden geïsoleerd uit de streptomycete OH 4652. Hun structuur werd bepaald met behulp van NMR en bleek vijf ongebruikelijke aminozuren en O-pentenylcinnaminezuur te bevatten.
De volledige structuur van RP 18.631 (82), een nieuw chloorhoudend antibioticum dat verwant is aan novobiocine, is bepaald met behulp van een combinatie van degradatieve en NMR-technieken. Van bijzonder belang zijn de lange-afstandskoppelingen die zijn waargenomen in de pyrrolring die in het molecuul aanwezig is.
Fig. (15). Andere oligopeptiden.
Vancomycinen werden meer dan 35 jaar geleden voor het eerst op de markt gebracht. Er werd ontdekt dat zij een uitstekende activiteit vertonen tegen Gram-positieve bacteriën. Zij zijn nog steeds het antibioticum bij uitstek voor de behandeling van infecties veroorzaakt door Staphylococcus aureus, van meticillineresistente stammen in het bijzonder. Vancomycine wordt niet geabsorbeerd uit het spijsverteringskanaal en wordt daarom bij voorkeur gebruikt voor de behandeling van darminfecties. De hele groep glycopeptide-antibiotica omvat meer dan 200 verschillende chemische structuren, waaronder antibiotica als A42867, A82846, A8350, chloroorienticine, decaplanine, eremomycine, MM 45289, MM 477611, OA-7653, orienticine en UK72051.
Vancomycine (82) wordt in feite geproduceerd door Amycolatopsis orientalis , het wordt hier alleen genoemd omdat de stam eerder S. orientalis werd genoemd.
Avoparcine, een mengsel van sterk gelijkende glycopeptiden avoparcine α (83) en β (84) behoort tot de in de handel verkrijgbare antibiotica die voornamelijk in de diergeneeskunde worden gebruikt. Het aglycon genaamd avoparcine ε (85) werd later geïsoleerd uit de kweekbouillon van Streptomycete.
S. fungicidus produceert het antibioticum enduracidine dat weer twee verbindingen omvat, namelijk enduracidinen A (86) en B (87). Beide enduracidines vertonen een hoge in vivo en in vitro antibacteriële activiteit tegen Gram-positieve bacteriën, waaronder bacteriën die resistent zijn tegen andere bekende antibiotica. Bijkomende verbindingen die structureel verwant zijn met vancomycine (OA7653A = 88 en OA7653B = 89) werden geïsoleerd uit S. hygroscopicus. Hun chemische structuur werd hoofdzakelijk bepaald door MS en NMR. De verbindingen in kwestie bevatten 7 aminozuurresiduen.
Andere complexe glycopeptide-antibiotica (90-96), geproduceerd door S. virginiae, bevatten galactose in hun chemische structuur.
Twee neuroprotectines (A = 97, B = 98) waaronder het eerder beschreven complestatine werden geïsoleerd uit de fermentatiebouillon van Streptomyces Q27107. Neuroprotectinen beschermen primair gekweekte kippentelencefalische neuronen tegen glutamaat- en kainaat-geïnduceerde excitotoxiciteiten op een dosis-afhankelijke wijze
Complestatine (99) werd geïsoleerd uit het mycelium van S. lavendulae en de structuur ervan werd bepaald door NMR. Het bevat twee ongebruikelijke aminozuren zoals weergegeven in Fig. 16. De verbinding remt hemolyse van gesensibiliseerde schapenerytrocyten gemedieerd door cavia- en humaan complement bij concentraties van respectievelijk 0,4 en 0,7 μg/ml.
Fig. (16). Glycopeptide-antibiotica
Chlorpeptine I (100) werd geïsoleerd uit Streptomyces sp. Het bleek hoofdzakelijk aromatische aminozuren te bevatten en een sterke anti-HIV werking te vertonen. Een ander glycopeptide-antibioticum (101), LY264826 genaamd, dat structureel verwant is met vancomycine maar een C-methyl-suiker in zijn chemische structuur bevat, is werkzaam tegen enterokokken. Andere van teicoplanine afgeleide glycopeptiden (102-110) werden bereid en hun activiteit tegen Gram-positieve bacteriën werd onderzocht.
Het aglycon werd verkregen door enzymatische hydrolyse van de vetzuren bevattende zijketen en de aanvullende reductieve alkylering leverde producten op met een veel hogere activiteit tegen zowel stafylokokken als enterokokken (de meest efficiënte verbindingen waren actief bij 0.25 – 2 μg/ml).
Chloptosine (111), dat ook ongewone aminozuren bevat, bleek apoptotische activiteit te vertonen tegen menselijk adenocarcinoom.
Glycopeptide-antibioticum A35512B (112) werd geïsoleerd uit een streptomycet uit de bodem.
De chemische structuur van nieuwe antikanker antibiotica duocarmycine C1 (113) en C2 (114), geïsoleerd uit de kweekbouillon van Streptomyces sp. werd opgehelderd. Het antibioticum bleek een hoge antibacteriële activiteit te vertonen tegen Gram-positieve bacteriën (0,01 μg/ml). Beide duocarmycines zijn actief tegen lymfocytenleukemie en sarcoom bij muizen. Duocarmycines B1 (115) en B2 (116) werden geïsoleerd na toevoeging van broom aan het kweekmedium. Er werden nog eens zeven duocarmycines geïsoleerd, maar alleen duocarmycines C en B bevatten een halogeenatoom . Pyrindamycinen A en B, die later identiek bleken te zijn met duocarmycinen C1 en C2, werden geïsoleerd uit een streptomycet, SF2582 genaamd. Pyrroindomycine A, dat geen chloor bevat en pyrroindomycine B met chloor in zijn structuur (117) zijn de voornaamste componenten van het antibiotica-complex dat geïsoleerd werd uit de kweekbouillon van S. rugosporus . Bij de opheldering van hun structuur door middel van fysisch-chemische methoden werd vastgesteld dat zij een trisaccharide bevatten en een uitstekende activiteit vertonen tegen Gram-positieve bacteriën . Een halfsynthetisch derivaat van pyrro-indomycine B (pyrro-indomycine B-AC-2) (118) heeft een uitstekende activiteit tegen de exponentiële fase cellen; het heeft echter geen effect op de stationaire fase cellen. Het antibioticum is zeer efficiënt tegen Staphylococcus aureus. Aangezien de verbinding werkelijk een significante antibiotische werking vertoont, werd optimalisatie van het kweekproces onderzocht. Zo neemt bijvoorbeeld bij een glucoseconcentratie van meer dan 7,5 g/l de opbrengst af, maar de glucoseconcentratie mag niet lager worden dan 5 g/l, aangezien het antibioticum onder deze omstandigheden niet meer wordt geproduceerd. Het effect kan worden omgekeerd door het gehalte aan stikstofhoudende verbindingen, zoals ammoniumchloride, arginine of glutamine, te verhogen. Het effect van andere koolstofverbindingen werd eveneens onderzocht, maar daarbij bleek dat sommige daarvan, bijvoorbeeld sacharose of zetmeel, slecht worden gemetaboliseerd. Andere verbindingen, zoals biotine of L-tryptofaan, verhogen de productie van pyrroindomycine.
Virantmycine (119), geïsoleerd uit S. nitrosporeus, vertoont een antivirale activiteit en een zwakke antischimmelactiviteit. Het voorkomt peroxidatie van lipiden in microsomen uit rattenlevers. In de celtest remden de benzastatines C en D de glutamaattoxiciteit in N18-RE-105-cellen met EC50-waarden van respectievelijk 2,0 en 5,4 μM. Pyrroxamycine (98), geïsoleerd uit een niet-geïdentificeerde streptomycet, bleek Gram-positieve bacteriën en dermatofyten te remmen.
Fig. (17). Indol antibiotica.
Fig. (18). Andere N-heterocyclen
Uit een kweek van S. sviceus in een fermentor van 250 1 werd bijna 0,25 kg van het antibioticum U42126 (122) geïsoleerd . Het antimetaboliet antibioticum U-42126 verlengde aanzienlijk de levensduur van tumor-dragende L1210 leukemie muizen bij lage drug niveaus zonder aantoonbare tekenen van toxiciteit voor de gastheren.
Even hogere hoeveelheden van een antibioticum (123) dat antikanker effecten vertoont werden geïsoleerd met een totaal van 150 g zuivere verbinding uit 16 000 1.
S. rishirensis produceert een nucleoside antibioticum genaamd AT265 (124). De structuur ervan werd vastgesteld als een 5′-O-sulfamoylderivaat dat fosfaatgroepen stimuleert. Door zijn gebonden karakter kan de molecule celmembranen passeren. Een derivaat van deze verbinding (125), ascamycine genaamd, vertoont soortgelijke biologische effecten.
Clazamycines A en B (126,127) werden geïsoleerd uit S. ponicerus (vergelijkbaar met S. cinereoruber).
Twee breedspectrum schimmelwerende verbindingen, t.w. pyrrolomycine A en B (128,129) werden geïsoleerd uit een streptomycet . Hun structuur werd verduidelijkt op basis van fysisch-chemische en spectroscopische (röntgen) eigenschappen.
Neopyrrolomycine (130) dat de groei van Gram-positieve en Gram-negatieve bacteriën en van verschillende schimmels remt, werd geïsoleerd uit een streptomycet.
Een reeks benzoxazines (131-139) werd geïsoleerd uit fermentatiebouillon van S. rimosus. Deze verbindingen bleken bacteriële histidinekinase te remmen en werden geproduceerd door een gecontroleerde kweek met toegevoegd NaBr en NaI. Zoals hierboven vermeld, remt streptopyrol (131) de stikstofregelaar II histidinekinase van Escherichia coli met IC50 van 20 μM en vertoont het antimicrobiële activiteit tegen een breed scala van bacteriën en schimmels.
S. pyrocinia produceert een antischimmelantibioticum pyrrolnitrine (140) dat actief is tegen mycobacteriën. De antimycobacteriële activiteit kan goed worden gecorreleerd met de aanwezigheid van de halogeen- en nitrogroep in de aromatische ring.
Een verbinding met de naam 593A (141) werd geïsoleerd uit S. griseoluteus. Er werd vastgesteld dat deze verbinding een hoge antikanker, antileukemische werking vertoont.