Биосинтез этих антибиотиков исследован главным образом у Penicillium chrysogenum и Cephalosporiutn acremonium. P. chrysogenum образует различные пенициллины в зависимости от условий ферментации. Образование боковой цепи пенициллина G из фенилуксус-ной кислоты доказывается тем, что 1) при добавлении фенилук-сусной кислоты к культуре P. notatum наблюдается более интенсивное образование пенициллина G и 2) при добавлении радиоактивной фенилуксусной кислоты происходит специфическое включение метки в боковую цепь пенициллина.
Сходные опыты с использованием меченых предшественников показали, что ядро пенициллинов происходит из цистеина и валина. Обе эти аминокислоты включаются в интактной форме. Цистеин остается в левовращающей конфигурации, а валин переходит из лево- в правовращающую форму при асимметрическом центре, но, как показано независимым мечением двух метальных групп, конфигурация при третьем углеродном атоме не изменяется.
Маловероятно, однако, чтобы в микроорганизме прямо синтезировалось ядро пенициллина (6-аминопенициллановая кислота, 6-АПК) и затем происходила его конденсация с фенилуксусной кислотой. Скорее всего синтезируется промежуточный продукт, трипептид а-аминоадипил-цистеинил-валин, который затем циклизуется с образованием изопенициллина N. Из него в результате обмена боковой цепи может образоваться пенициллин G. Эту гипотезу подтверждают следующие данные.
1. Трипептид а-аминоадипил-цистеинил-валин выделен из культуральной жидкости.
2 Подавление синтеза а-аминоадипиновой кислоты, например при добавлении лизина, приводит к подавлению синтеза
пенициллина G.
3. Из Penicillium выделен фермент ацилтрансфераза, катализирующий in vitro следующие реакции:
Изопенициллин N+Фенилацетилкофермент А-Пенициллин G + -fa-Аминоадипиновая кислота+Кофермент А,
Изопенициллин К+Н20->-6-аминопенициллановая кислота+ +а-Аминоадипиновая кислота.
Аналогичные опыты с использованием меченых предшественников, проведенные с культурой Cephalosponum, показали, что ядро цефалоспорина и пенициллина N образуется и левовращающего цистеина и левовращающего валина. У пенициллина N, как и у всех пенициллинов, наблюдается инверсия конфигурации валина при асимметрическом центре. В цефало-споринах одна из двух метильиых групп валина включается в дегидротиазиновое кольцо, а другая вначале гидроксилируется, а затем ацетилируется. Происхождение цефалоспорина С и пенициллина N из трипептида ct-аминоадипил-цистеинил-валина с очевидностью следует из их структуры. Более того, этот три-пептид был выделен из культуры Cephalosporium. Однако необходимо отметить, что в трипептиде та-аминоадипиновая кислота имеет левую конфигурацию, тогда как в цефалоспорине С и в пенициллине N — правую. Вероятно, в культуре Cephalosporium присутствует фермент, способный катализировать инверсию конфигурации.