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Petrobactina

La petrobactina es un sideróforo biscatecol que se encuentra en M. hidrocarbonoclasticus , A. macleodii y B. anthracis, productora de ántrax . [1] Al igual que otros sideróforos, la petrobactina es un ligando de transporte de hierro (III) altamente específico que contribuye a la absorción microbiana marina de hierro ambiental . [1] [2]

El complejo de petrobactina quelado con hierro sufre fácilmente una descarboxilación oxidativa fotolítica debido a su grupo α-hidroxicarboxilato, convirtiendo el hierro (III) en hierro (II), más útil biológicamente . [3]

Estructura 3D del complejo petrobactina-hierro generado con el campo de fuerza OPLS-AA en MOE .

función biológica

Al igual que otros sideróforos, la petrobactina es secretada por una bacteria patógena animal. B. anthracis utiliza petrobactina para adquirir hierro de su huésped. Curiosamente, si bien los extremos 3,4-catecolato de la petrobactina no mejoran la afinidad del hierro (III) en relación con los extremos del hidroxamato , aceleran la eliminación de hierro de la transferrina diférrica humana . [4] La petrobactina en sus formas férrica y libre de hierro se une selectivamente a YclQ (un mutante de disrupción isogénica en el transportador codificado por el operón yclNOPQ en Bacillus subtilis ), al igual que el ácido protocatequiico precursor de la petrobactina y el fotoproducto de petrobactina férrica. El operón yclNOPQ es necesario para la utilización de petrobactina y los ortólogos yclNOPQ probablemente contribuyen a la patogenicidad de los bacilos . [5]

Biosíntesis

En B. anthracis, la petrobactina se produce mediante una vía de sideróforo sintetasa independiente de la péptido sintetasa no ribosomal (NIS). [6] Las secuencias de enzimas utilizadas son la biosíntesis de sideróforos del ántrax (Asb) A a F, en orden alfabético. Estos grupos de genes son idénticos a los utilizados en la biosíntesis de petrobactina de M. hidrocarbonclasticus. En A. macleodii sólo los primeros tres grupos de genes, AsbA a AsbC, son idénticos a B. anthracis; luego le siguen un AsbD y un AsbF más largos, seguidos de dos dominios proteicos hipotéticos y un gen que contiene el dominio PepSY. A. macleodii termina su secuencia con AsbE. [1]

La biosíntesis de petrobactina en B. anthracis puede progresar en orden AsbA- AsbB-AsbE -AsbE o AsbA- AsbE-AsbB- AsbE. [7]

Biosíntesis de petrobactina en Bacillus anthracis . Reconstrucción de la figura 1C en Nusca, Tyler D. (2012). [7]
Abreviaturas utilizadas: ATP , AMP , PP i .

Si las reacciones de enzimación en esta vía se desarrollan generalmente, en los dominios AsbA y AsbB la fosforilación de un ácido carboxílico forma un intermedio de acilfosfato, que luego es desfosforilado por una amina primaria en la espermidina . En el dominio AsbE, el par solitario de electrones de una amina primaria permite un ataque nucleofílico al carbono hidroxilo electrófilo. El azufre de AsbE se protona para formar un tiol y el nitrógeno amida se desprotona. [8]

La deshidratación del ácido 3-deshidroshikímico podría proceder como un reordenamiento y reducción de dienolbenceno catalizado por enzimas , lo que lleva a la aromatización del anillo. [9]

Referencias

  1. ^ abc Manck, Lauren E.; Parque, Jiwoon; Tully, Benjamín J.; Poiré, Alfonso M.; Bundy, Randelle M.; Dupont, Christopher L.; Barbeau, Katherine A. (2 de agosto de 2021). "La petrobactina, un sideróforo producido por Alteromonas, media en la adquisición comunitaria de hierro en el océano global". La Revista ISME . 16 (2). Springer Science y Business Media LLC: 358–369. doi :10.1038/s41396-021-01065-y. ISSN  1751-7362. PMC  8776838 . PMID  34341506.
  2. ^ Rue, Eden L.; Bruland, Kenneth W. (1995). "Complejación de hierro (III) por ligandos orgánicos naturales en el Pacífico Norte Central según lo determinado por un nuevo método voltamétrico de equilibrio de ligando competitivo / extracción catódica adsortiva". Química Marina . 50 (1–4). Elsevier BV: 117-138. Código Bib : 1995MarCh..50..117R. doi :10.1016/0304-4203(95)00031-l. ISSN  0304-4203.
  3. ^ Barbeau, Katherine; Zhang, Guangping; En vivo, David H.; Mayordomo, Alison (27 de diciembre de 2001). "Petrobactina, un sideróforo fotorreactivo producido por la bacteria marina degradante del petróleo Marinobacter hidrocarbonoclasticus". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 124 (3). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 378–379. doi :10.1021/ja0119088. ISSN  0002-7863. PMID  11792199.
  4. ^ Abergel, Rebecca J.; Zawadzka, Anna M.; Raymond, Kenneth N. (26 de enero de 2008). "Transporte de hierro mediado por petrobactina en bacterias patógenas: química de coordinación de un sideróforo inusual de 3,4-catecolato/citrato". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 130 (7). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 2124–2125. doi :10.1021/ja077202g. ISSN  0002-7863. PMID  18220393.
  5. ^ Zawadzka, Anna M.; Kim, Youngchang; Maltseva, Natalia; Nichiporuk, Rita; Fan, Yao; Joachimiak, Andrzej; Raymond, Kenneth N. (22 de diciembre de 2009). "Caracterización de un transportador de Bacillus subtilis para petrobactina, un sideróforo sigiloso del ántrax". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 106 (51): 21854–21859. doi : 10.1073/pnas.0904793106 . ISSN  0027-8424. PMC 2799803 . PMID  19955416. 
  6. ^ Carroll, Cassandra S.; Moore, Margo M. (4 de junio de 2018). "Resolver la biosíntesis de sideróforos: una revisión de las sideróforos sintetasas independientes de péptidos sintetasas no ribosomales (NRPS)". Reseñas críticas en bioquímica y biología molecular . 53 (4). Informa Reino Unido limitado: 356–381. doi :10.1080/10409238.2018.1476449. ISSN  1040-9238. PMID  29863423. S2CID  44093348.
  7. ^ ab Nusca, Tyler D.; Kim, Youngchang; Maltseva, Natalia; Lee, Jung Yeop; Eschenfeldt, William; Stoles, Lucy; Schofield, Michael M.; Scaglione, Jamie B.; Dixon, Shandee D.; Oves-Costales, Daniel; Challis, Gregory L.; Hanna, Philip C.; Pfleger, Brian F.; Joachimiak, Andrzej; Sherman, David H. (2012). "Análisis funcional y estructural de la sideróforo sintetasa AsbB mediante la reconstitución de la vía biosintética de petrobactina de Bacillus anthracis". Revista de Química Biológica . 287 (19). Elsevier BV: 16058–16072. doi : 10.1074/jbc.m112.359349 . ISSN  0021-9258. PMC 3346087 . PMID  22408253. 
  8. ^ Petchey, Mark R.; Grogan, Gedeón (8 de agosto de 2019). "Síntesis catalizada por enzimas de amidas secundarias y terciarias". Síntesis y catálisis avanzadas . 361 (17). Wiley: 3895–3914. doi : 10.1002/adsc.201900694. ISSN  1615-4150. S2CID  199076147.
  9. ^ Caballeros, Margaret Jevnik; Moss, Jane B.; Herzog, Hershel L.; Hershberg, EB (1958). "El reordenamiento dienol-benceno.1 Algo de química de la 1,4-androstadieno-3,17-diona". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 80 (14). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 3702–3705. doi :10.1021/ja01547a058. ISSN  0002-7863.