Из различных бактериальных культур получено несколько близких по строению антибиотиков, являющихся полипептидами.
В частности, к их числу относятся тироцидин и выделенный в 1942 г. советскими учеными Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражниковой из культуры Вас. brevis грамицидин С. Определение молекулярного веса антибиотика и изучение его химической структуры позволили сделать вывод о том, что грамицидин С представляет собой декапептид, в состав которого в определенной последовательности входят пять аминокислот, одна из которых — фенилаланин является D-изомером.
Антибиотик содержится в клетках, из которых его экстрагируют органическими растворителями. Продуцент антибиотика в основном выращивают поверхностным методом на агаризованных средах в бактериологических матрацах. В качестве сред для культивирования рекомендованы мясной гидролизат или казеиново-дрожжевая среда. В настоящее время установлена принципиальная возможность глубинной ферментации, в частности на синтетических средах, в состав одной из них входят янтарнокислый аммоний, глицерин, хлористый натрий, соли фосфора и магния. В состав другой входят оксалат аммония, глицерин, молочная кислота, хлористый натрий, соли фосфора и магния. Колебания в содержании в среде фосфата от 0,2 до 1,0% не оказывают влияния на биосинтез грамицидина С.
Большое влияние на рост и образование антибиотика Вас. brevis оказывает возраст посевного материала. Использование для заражения среды лишь молодой, находящейся в стадии логарифмического роста культуры, обеспечивает интенсивный синтез грамицидина.
Касаясь физиологической роли антибиотика для продуцента, Н. С. Егоров и Н. В. Коршунов (1963) показали, что грамицидин имеет значение при прорастании спор, где его молекула используется в качестве энергетического и конструктивного материала. Поскольку грамицидин имеет полипептидный характер, он представляет собой интересный объект для сравнительного изучения механизма биосинтеза больших полипептидных молекул белка и маленьких — антибиотика. Было показано, что L-аминокислоты, идущие на синтез грамицидина, предварительно, перед включением в состав молекулы образовывали комплекс с s-PHK. Однако дальнейшая судьба этого комплекса неизвестна. Для разобщения синтеза белка и антибиотика были использованы различные специфические ингибиторы: антибиотики—хлорамфеникол (левомицетин), пуромицин, митомицин и тому подобные вещества. В сочетании с использованием меченых фенилаланина и орнитина было установлено, что синтез белка подавляется до 98%, а способность клеток синтезировать грамицидин сохраняется. На основании этих опытов можно считать, что биосинтез полипептидов является процессом, полностью отличным от синтеза белка, однако достоверные механизмы присоединения аминокислот и контроля их специфичности пока неизвестны. Грамицидин С не является также веществом, синтезируемым из аминокислот, образовавшихся в результате распада клеточного белка, так как в состав белка Вас. brevis не входит правовращающий изомер фенилаланина и аминокислота орнитин.
В связи с механизмом биосинтеза полипептидных антибиотиков необходимо отметить факт возможной замены в молекуле тироцидина, близкого по строению к грамицидину, фенилаланина триптофаном и наоборот. Замена оказывается возможной, если создать в среде определенные соотношения между аминокислотами. Этот факт показывает, что последовательность аминокислот в полипептидах не находится под абсолютным и непосредственным генетическим контролем. Подобный характер замены аминокислот может свидетельствовать о низкой специфичности энзимов, участвующих в распознавании и включении аминокислот в определенные места полипептида тироцидина. Структурно родственные аминокислоты, такие, как фенилаланин, триптофан, тирозин, включаются на конкурентных условиях в зависимости от их доступности.
Наличие в среде определенных аминокислот может стимулировать биосинтез грамицидина. Однако стимулирующий эффект оказывается более заметным, когда используются среды для культивирования с дефицитом аминокислот. В опытах Г. Г. Жариковой (1965), аминокислотой, которая наиболее интенсивно стимулирует образование белка и грамицидина С, оказался фенилаланин. В его присутствии количество биомассы увеличивалось в 1,5—2 раза, а грамицидина образовывалось в 3,8—5,4 раза больше, чем в контроле. Добавление к синтетической среде гликокола, метионина и тирозина повышало выход антибиотика на 14—70%.
Биосинтез грамицидина удалось осуществить в бесклеточной системе, в состав которой входили рибосомы и одна из фракций Вас. brevis, С14-аминокислоты, АТФ, ионы магния и некоторые другие компоненты.