imported>Orci: /* Fertigarzneimittel */ Polymyxin B ohne Bindestrich

2026-04-28T14:49:51Z

Fertigarzneimittel: Polymyxin B ohne Bindestrich

Neue Seite

{{Infobox Protein
| Name = Gramicidin A (''Bacillus brevis'')
| Bild = Gramicidin A.gif
| Bild_legende = 
| PDB = {{PDB2|1mag}}, {{PDB2|1nrm}}, {{PDB2|1jno}}, {{PDB2|1nru}}, {{PDB2|1mic}}
| Groesse = 15 Aminosäuren
| Kofaktor =
| Precursor =
| Struktur =
| Isoformen =
| HGNCid =
| Symbol =
| AltSymbols =
| OMIM =
| UniProt =
| MGIid =
| CAS = {{CASRN|1405-97-6}}
| CASergänzend =
| ATC-Code = {{ATC|R02|AB30}}
| DrugBank = BTD00036
| Wirkstoffklasse = Antibiotikum
| TCDB = 1.D.1
| TranspText = Gramicidin A-Kanal
| EC-Nummer =
| Kategorie =
| Peptidase_fam =
| Inhibitor_fam =
| Reaktionsart =
| Substrat =
| Produkte =
| Homolog_fam =
| Taxon =
| Taxon_Ausnahme =
| Orthologe =
}}

'''Gramicidine''' sind von Bakterien gebildete [[Peptid]]-[[Antibiotika]].
Für Arzneistoffe werden von dem [[Bakterium]] ''[[Bacillus brevis]]'' gebildete Gramicidine genutzt. Aus dem [[grampositiv]]en Bodenbakterium lassen sich zwei strukturell und funktionell verschiedene Gramicidine isolieren: '''Gramicidin D''' (nach dem Entdecker ''[[René Dubos|Dubos]]'') und '''Gramicidin S''' (nach dem Land des Entdeckers [[Georgi Franzewitsch Gause|Georgi Gause]] ''Sowjetunion'').

Das Bakterium ''[[Aneurinibacillus migulanus]]'' bildet das Gramicidin S. Eine Untersuchung ergab, dass das Bakterium gegen den Pilzbefall von Gurken durch den [[Falscher Mehltau|Falschen Mehltau]] eingesetzt werden kann.<ref>Christina Schuster und Annegret Schmitt: ''Efficacy of a bacterial preparation of Aneurinibacillus migulanus against downy mildew of cucumber (Pseudoperonospora cubensis)'' In: ''Eur J Plant Pathol'', November 2017. {{DOI|10.1007/s10658-017-1385-4}}</ref>

== Struktur ==
'''Gramicidin D''' ist ein Gemisch aus Gramicidin A, B und C. Es ist ein lineares Pentadeka-Peptid mit der Primärsequenz:
[[Ameisensäure|Formyl]]–L-[[Valin|Val]]1–D-[[Glycin|Gly]]2–L-[[Alanin|Ala]]3–D-[[Leucin|Leu]]4–L-Ala5–D-Val6–L-Val7–D-Val8–L-[[Tryptophan|Trp]]9–D-Leu10–L-'''Xxx'''11–D-Leu12–L-Trp13–D-Leu14– L-Trp15–[[Ethanolamin]],
wobei Gramicidin A [[Tryptophan]] (Trp), Gramicidin B [[Phenylalanin]] (Phe) und Gramicidin C [[Tyrosin]] (Tyr) an Position 11 im Peptid enthält. Die alternierende stereochemische Konfiguration (L- und D-Form) der Aminosäuren ist notwendig für die Bildung einer [[β-Helix]] in Membranen. Die weitere Unterteilung in A1 und A2, B1 und B2 sowie C1 und C2 kommt dadurch zustande, dass in der Position 1 anstelle von [[Valin]] auch [[Isoleucin]] vorkommen kann.

'''Gramicidin S''' hingegen ist ein cyclisches Deka-Peptid mit der Primärsequenz: [–L-Val–L-[[Ornithin|Orn]]–L-Leu–D-[[Phenylalanin|Phe]]–L-[[Prolin|Pro]]–]2. Auch Gramicidin J1 und Gramicidin J2 weisen eine Ringstruktur auf.

[[Datei:Structure of Gramicidins A B C.png|mini|400px|Struktur der linearen Gramicidine A, B und C]]

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|- class="hintergrundfarbe6"
!colspan="5"| Lineare Gramicidine
|-
|colspan="5"|[[Ameisensäure|HCO]]–X–<code>Gly</code>–<code>L-Ala</code>–<code>D-Leu</code>–<code>L-Ala</code>–<code>D-Val</code>–<code>L-Val</code>–<code>D-Val</code>–<code>L-Trp</code>– –<code>D-Leu</code>–Y–<code>D-Leu</code>–<code>L-Trp</code>–<code>D-Leu</code>–<code>L-Trp</code>–[[Ethanolamin|NH-CH2-CH2-OH]]
|- class="hintergrundfarbe5"
! Gramicidin
| Summenformel
| Molmasse
| X
| Y
|-
| '''A1'''
| C99H140N20O17
| 1882
| <code>L-Val</code>
| <code>L-Trp</code>
|-
| '''A2'''
| C97H139N19O17
| 1896
| <code>L-Ile</code>
| <code>L-Trp</code>
|-
| '''B1'''
| C99H140N20O17
| 1843
| <code>L-Val</code>
| <code>L-Phe</code>
|-
| '''B2'''
| C100H142N20O17
| 1857
| <code>L-Ile</code>
| <code>L-Phe</code>
|-
| '''C1'''
| C97H139N19O18
| 1859
| <code> L-Val</code>
| <code>L-Tyr</code>
|-
| '''C2'''
| C98H141N19O18
| 1873
| <code> L-Ile</code>
| <code>L-Tyr</code>
|- class="hintergrundfarbe6"
!colspan="6"| Cyclische Gramicidine
|- class="hintergrundfarbe5"
! Gramicidin
|colspan="5"|Ringstruktur
|-
| '''S'''
|colspan="4"|┌<code>L-Val</code>–<code>L-Orn</code>–<code>L-Leu</code>–<code>D-Phe</code>–<code>L-Pro</code>–<code>L-Val</code>–<code>L-Orn</code>–<code>L-Leu</code>–<code>D-Phe</code>–<code>L-Pro</code>┐ └────────────────────────────────────────────────────────┘
|-
| '''J1'''
|colspan="4"|┌<code>L-Val</code>–<code>D-Orn</code>–<code>D-Phe</code>–<code>D-Leu</code>–<code>L-Phe</code>–<code>L-Pro</code>–<code>D-Orn</code>┐ └───────────────────────────────────────┘
|-
| '''J2'''
|colspan="4"|┌<code>L-Val</code>–<code>L-Orn</code>–<code>D-Leu</code>–<code>D-Phe</code>–<code>L-Pro</code>–<code>D-Orn</code>┐ └─────────────────────────────────┘
|-
|}

== Entdeckungsgeschichte ==
Gramicidin D wurde erstmals 1940 von [[René Dubos]]<ref>R.D. Hotchkiss, R.J. Dubos: ''Fractionation of the bactericidal agent from cultures of a soil bacillus''. In: ''J. Biol. Chem.'', Band 132, 1940, S. 791–792. {{Webarchiv|url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/132/2/791.pdf |wayback=20070929121202 |text=jbc.org }} (PDF)</ref><ref>R.D. Hotchkiss, R.J. Dubos: ''Chemical Properties of bactericidal substances isolated from cultures of a soil bacillus''. In: ''J. Biol. Chem.'', Band 132, 1940, S. 793–794. {{Webarchiv|url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/132/2/793.pdf |wayback=20070929103007 |text=jbc.org }} (PDF)</ref> und Gramicidin S erstmals 1944 von Braschnikowa und [[Georgi Franzewitsch Gause|Georgi Gause]]<ref>G.F. Gause, M.G. Brazhnikova. In: ''[[Nature]]'', Band 154, 1944, S. 703.</ref> aus dem Kulturüberstand von ''Bacillus brevis'' isoliert. Gramicidin D wird selbst nicht am [[Ribosom]], sondern über die [[Nichtribosomales Peptid|nichtribosomale Peptidsynthese]] synthetisiert.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.ggause.com/gausbio.htm |text=Georgy Gause. |wayback=20140125040259 |archiv-bot=}} Gause Journal</ref> Die Synthesemaschinerie setzt sich aus einem cytoplasmatischen Multienzymkomplex zusammen. Diese Synthese ist jedoch etwas ''ungenauer'' als die ribosomale, wodurch wohl die Unterschiede in Gramicidin A, B und C entstehen.

== Wirkungsmechanismus ==
Seine [[bakterizid]]e Wirkung als [[porenbildendes Toxin]] kommt durch Einlagerung des [[lipophil]]en [[Molekül]]s in [[Zellmembran]]en zustande: Zwei Moleküle Gramicidin bilden einen [[Ionenkanal]] zwischen dem [[Zytoplasma]] und dem Zelläußeren. Dieser Kanal ist spezifisch für einwertige (monovalente) Kationen wie z. B. Kalium, lässt jedoch zweiwertige (divalente) Kationen sowie Anionen nicht durch. Dadurch setzt ein unregulierter Ionenfluss in Richtung des jeweiligen Konzentrations- und [[Elektrochemischer Gradient|elektrochemischen Gradienten]] ein, der zum Zelltod führt. Je nach Konzentration reicht die Wirkung von einem Absenken der Membranfluidität und Aktivierung/Inhibierung membranständiger Enzyme über geänderte Ionenpermeabilität bis hin zu einer völligen Zerstörung der Membran. Dadurch wirkt Gramicidin sowohl für [[prokaryotisch]]e als auch für [[eukaryotisch]]e Zellen giftig.

== Verwendung ==
=== Arzneistoff ===
Gramicidin D wird als Antibiotikum vor allem in Kombinationspräparaten zur äußerlichen Anwendung ([[Auge]], [[Ohr]], [[Nase]], [[Haut]]) angewendet. Der Arzneistoff ([[International Nonproprietary Name|Freiname]] Gramicidin) besteht zu mindestens 95 % in Summe aus den linearen Gramicidinen A1, A2, B1, C1 und C2. Daran macht Gramicidin A1 mit mindestens 60 % den Hauptanteil aus, Gramicidin B2 ist als Verunreinigung zu maximal 2 % enthalten.

Das natürlich vorkommende Gemisch von Gramicidin und [[Tyrocidin]] nennt man [[Tyrothricin]]. Es wird vor allem bei [[Infektion]]en in [[Mundhöhle]] und [[Rachen]] (Lutschtabletten) oder zur Wundbehandlung (Gel/Puder) verwendet.

=== Biochemie ===
In der Forschung wird Gramicidin unter anderem bei der elektrophysiologischen Untersuchung von Zellen angewandt. Bei der sogenannten ''perforated patch''-Technik (eine Variante der [[Patch-Clamp-Technik]]) wird eine Glas-Pipette mit einer leitenden Lösung gefüllt, welche außerdem Gramicidin enthält. Wird die Spitze dieser Pipette auf eine Zellmembran aufgesetzt, bildet das Gramicidin Poren/Kanäle in der Membran der zu untersuchenden Zelle, womit ein leitender Kontakt zwischen Messpipette und Zelle hergestellt wird. Da die entstehenden Kanäle für Ionen durchlässig sind, nicht aber für größere Zellbestandteile, können die elektrischen Eigenschaften einer Zelle gemessen werden, ohne gravierende Veränderungen des intrazellulären Milieus (bei der herkömmlichen Patch-Clamp-Technik wird dagegen das intrazelluläre Milieu stark verändert).

== Kontraindikationen ==
Bei Verdacht auf Verbindung des Anwendungsgebiets mit dem [[Liquorraum]] oder den [[Hirnhaut|Hirnhäuten]] darf Gramicidin nicht angewendet werden.

== Fertigarzneimittel ==
'''[[Kombinationspräparat]]e'''
* mit [[Polymyxin B]] und [[Neomycin]] bzw. [[Bacitracin]]: Neosporin (CH), Polyspectran (D)
* mit Dexamethason: Sofradex (CH)
* mit [[Fluocinonid]], Neomycin, Nystatin: Mycolog (CH), Topsym polyvalent (CH)
'''Monopräparate'''
* nur im natürlichen Gemisch mit Tyrocidin als [[Tyrothricin]]: Dorithricin (D), Lemocin (D), Tyrosur (D)

== Literatur ==
* B.A. Wallace: ''Gramicidin channels and pores''. In: ''Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem.'', Band 19, 1990, S. 127–157. PMID 1694667.
* Andrea Vescovi: ''Synthese, Struktur- und Funktionsuntersuchung von THF-Gramicidin Hybrid-Ionenkanälen''. Logos Verlag, Berlin 2002, ISBN 3-8325-0068-5.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Gramicidin|Gramicidine}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Proteingruppe]]
[[Kategorie:Peptid-Antibiotikum]]
[[Kategorie:Arzneistoff]]
[[Kategorie:Membrankanal]]
[[Kategorie:Ionophor]]
[[Kategorie:Cyclopeptid]]

Gramicidine - Versionsgeschichte

imported>Orci: /* Fertigarzneimittel */ Polymyxin B ohne Bindestrich