La coenzima F 420 es una familia de coenzimas que intervienen en reacciones redox en varias bacterias y arqueas. Se deriva de la coenzima F O ( 7,8-didemetil-8-hidroxi-5-desazariboflavina ) y se diferencia por tener una cola de oligoglutamil unida a través de un puente de 2-fosfo-L-lactato. La F 420 se llama así porque es un derivado de la flavina con un máximo de absorción a 420 nm.
El F 420 fue descubierto originalmente en arqueas metanogénicas [1] y en Actinomycetota (especialmente en Mycobacterium ). [2] Ahora se sabe que también lo utilizan las cianobacterias y las proteobacterias del suelo, Chloroflexi y Firmicutes. [3] Los eucariotas, incluida la mosca de la fruta Drosophila melanogaster y las algas Ostreococcus tauri, también utilizan la coenzima F O . [4]
El F 420 es estructuralmente similar al FMN , pero catalíticamente es similar al NAD y al NADP : tiene un potencial redox bajo y siempre transfiere un hidruro . Como resultado, no solo es un cofactor versátil en reacciones bioquímicas, sino que también se lo considera un catalizador industrial potencial. Al igual que el FMN, tiene dos estados: un estado reducido, anotado como F 420 -H 2 , y un estado oxidado, escrito simplemente como F 420 . [5] El F O tiene propiedades redox en gran medida similares, pero no puede transportar una carga eléctrica y, como resultado, probablemente se filtra lentamente de la membrana celular. [3]
Son posibles varias moléculas de F 420 que se diferencian por la longitud de la cola de oligoglutamil; F 420 -2, por ejemplo, se refiere a la versión con dos unidades de glutamil unidas. Las longitudes típicas van de 4 a 9. [3]
Biosíntesis
La coenzima F 420 se sintetiza a través de una vía de varios pasos:
La 2-fosfo-L-lactato transferasa ( FbiA ) produce la coenzima F 420 -0, la porción que contiene la cabeza, el puente difosfato y termina con un grupo de ácido carboxílico.
La coenzima F420-1: gamma-L-glutamato ligasa (otra parte de FbiB ) coloca un residuo de gamma-glutamato en el extremo -COOH, produciendo la coenzima F 420 -2, el compuesto final (en su forma oxidada). También es responsable de agregar unidades adicionales.
Una larga lista de otras enzimas utilizan F 420 para oxidar (deshidrogenar) o F 420 -H 2 para reducir sustratos. [5]
Relevancia clínica
Delamanid , un fármaco utilizado para tratar la tuberculosis multirresistente (TBMR) en combinación con otros medicamentos antituberculosos, se activa en la micobacteria por la nitrorreductasa dependiente de deazaflavina ( Ddn ), una enzima que utiliza dihidro-F 420 (forma reducida). La forma activada del fármaco es altamente reactiva y ataca a las enzimas de síntesis de la pared celular como DprE2 . Pretomanid funciona de la misma manera. Los aislados clínicos resistentes a estos dos fármacos tienden a tener mutaciones en la vía biosintética de F 420. [ 9]
^ Deppenmeier U (septiembre de 2002). "Translocación de protones impulsada por redox en arqueas metanogénicas". Ciencias de la vida celular y molecular . 59 (9): 1513–33. doi :10.1007/s00018-002-8526-3. PMC 11337502 . PMID 12440773. S2CID 23199201.
^ Selengut JD, Haft DH (noviembre de 2010). "Abundancia inesperada de enzimas dependientes de la coenzima F(420) en Mycobacterium tuberculosis y otras actinobacterias". Journal of Bacteriology . 192 (21): 5788–98. doi :10.1128/JB.00425-10. PMC 2953692 . PMID 20675471.
^ abc Ney, B; Ahmed, FH; Carere, CR; Biswas, A; Warden, AC; Morales, SE; Pandey, G; Watt, SJ; Oakeshott, JG; Taylor, MC; Stott, MB; Jackson, CJ; Greening, C (enero de 2017). "El cofactor redox metanogénico F(420) es ampliamente sintetizado por bacterias aeróbicas del suelo". The ISME Journal . 11 (1): 125–137. Bibcode :2017ISMEJ..11..125N. doi : 10.1038/ismej.2016.100 . PMC 5315465 . PMID 27505347.
^ ab Glas AF, Maul MJ, Cryle M, Barends TR, Schneider S, Kaya E, Schlichting I, Carell T (julio de 2009). "El cofactor arqueológico F0 es un cromóforo de antena que capta luz en eucariotas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 106 (28): 11540–5. Bibcode :2009PNAS..10611540G. doi : 10.1073/pnas.0812665106 . PMC 2704855 . PMID 19570997.
^ abc Grinter, Rhys; Greening, Chris (8 de septiembre de 2021). "Cofactor F420: una visión ampliada de su distribución, biosíntesis y funciones en bacterias y arqueas". FEMS Microbiology Reviews . 45 (5). doi : 10.1093/femsre/fuab021 . PMC 8498797 . PMID 33851978.
^ Fox JA, Livingston DJ, Orme-Johnson WH, Walsh CT (julio de 1987). "Hidrogenasa reductora de 8-hidroxi-5-deazaflavina de Methanobacterium thermoautotrophicum: 1. Purificación y caracterización". Bioquímica . 26 (14): 4219–27. doi :10.1021/bi00388a007. PMID 3663585.
^ Hagemeier CH, Shima S, Thauer RK, Bourenkov G, Bartunik HD, Ermler U (octubre de 2003). "Metilenotetrahidrometanopterina deshidrogenasa (Mtd) dependiente de la coenzima F420 de Methanopyrus kandleri: una enzima metanogénica con una estructura cuaternaria inusual". Journal of Molecular Biology . 332 (5): 1047–57. doi :10.1016/S0022-2836(03)00949-5. PMID 14499608.
^ te Brömmelstroet BW, Geerts WJ, Keltjens JT, van der Drift C, Vogels GD (septiembre de 1991). "Purificación y propiedades de la 5,10-metilentetrahidrometanopterina deshidrogenasa y la 5,10-metilentetrahidrometanopterina reductasa, dos enzimas dependientes de la coenzima F420, de Methanosarcina barkeri". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Estructura de proteínas y enzimología molecular . 1079 (3): 293–302. doi :10.1016/0167-4838(91)90072-8. PMID 1911853.
^ Abrahams, Katherine A.; Batt, Sarah M.; Gurcha, Sudagar S.; Veerapen, Natacha; Bashiri, Ghader; Besra, Gurdyal S. (28 de junio de 2023). "DprE2 es un objetivo molecular de los compuestos antituberculosos de nitroimidazol pretomanid y delamanid". Comunicaciones de la naturaleza . 14 (1): 3828. Código bibliográfico : 2023NatCo..14.3828A. doi : 10.1038/s41467-023-39300-z . PMC 10307805 . PMID 37380634.
