Gramicidine

Les gramicidines se présentent sous la forme de pentadécapeptides linéaires, de masse molaire d'environ 1 900 g·mol⁻¹. La structure primaire est constituée de 15 acides aminés, alternant les conformations L- et D-, avec un groupement formyl en position N-terminale et une fonction alcool en position C-terminale[10] :

Dans le mélange gramicidine D, l'espèce prédominante est la gramicidine A (80 %), où l'acide aminé en position 11 (dénoté X dans la séquence) se trouve être un résidu L-Trp. Les gramicidines B et C présentent elles respectivement des résidus L-Phe et L-Tyr en position 11. De plus, il faut noter qu'en position 1, le résidu L-Val est remplacé par le L-Ile dans 5 à 20 % des molécules.

Cette séquence est l'une des plus hydrophobes connues[11], et par conséquent la solubilité dans l'eau de la gramicidine est très faible, de l'ordre de 5×10⁻⁷ mol·l^-1[2].

Représentation schématique des structures de la gramicidine D en double hélice (gauche) et simple hélice dimérique (droite)

La particularité de l'alternance d'acides aminés L- et D- dans la structure primaire de la gramicidine implique une grande sensibilité quant à l'environnement dans lequel est placé le peptide. Deux formes principales ont été observées : la forme dimérique en simple hélice et la forme dimérique en double hélice :

• Dans la forme double hélice, les deux chaînes polypeptidiques forment entre elles une série de liaisons hydrogène intermoléculaires sur toute la longueur des chaînes (sous la forme de feuillets bêta parallèles ou antiparallèles) et sont enroulées sous forme d'hélice. Cette structure est décrite comme structure ππ^5,6 ou ππ^6,4 (l'exposant indiquant le nombre d'acides aminés par tour dans chaque hélice monomérique). La version antiparallèle de la double hélice est désignée comme étant la forme poreuse[12] ;

• Dans la forme simple hélice, chacune des deux chaînes polypeptidiques forment aussi des liaisons hydrogène, mais principalement de manière intramoléculaire. Les acides aminés en position N-terminale forment six liaisons hydrogène intermoléculaires qui permettent d'associer les deux monomères[13]. Cette structure est décrite comme structure ββ^6,3 (de même que précédemment, l'exposant indiquant le nombre d'acides aminés par tour dans chaque hélice monomérique). Cette forme est désignée comme étant la forme canal[12]. Le diamètre de ce canal est de l'ordre de 4 Å, et la longueur du dimère atteint 26 Å, du même ordre de grandeur que la partie hydrophobe de la bicouche lipidique de la membrane plasmique[14].

La gramicidine est active contre les bactéries à gram positif, excepté la bactérie Bacilli, et contre les organismes à gram négatif, comme les bactéries Neisseria. Cette activité antibactérienne est utilisée comme antimicrobien, antimycosique et antiprotozoaire (en), et ce depuis sa découverte[6]. Divers agents pathogènes de maladies sexuellement transmissibles comme Neisseria gonorrhoeae, Candida albicans et Chlamydia trachomatis sont connus pour être sensibles à cet antibiotique.

La gramicidine est étudiée comme antiviral, et présente une activité contre le VIH[17] et l'herpès[18] à des concentrations de l'ordre du nanogramme.