Articles

4.3 D: Siderophores

Vzdělávací Cíle

  • Popsat funkce a řadu siderophores

Železo je nezbytné pro téměř všechny živé organismy, jak je zapojena v celé řadě důležitých metabolických procesů. Železo však není vždy snadno dostupné; proto mikroorganismy používají různé systémy příjmu železa k zajištění dostatečných zásob ze svého okolí. Existují značné rozdíly v rozsahu transportérů železa a zdrojů železa využívaných různými mikrobiálními druhy. Patogeny, zejména, vyžadují efektivní žehlička pořízení mechanismy, které jim umožní úspěšně konkurovat na železo ve vysoce železo-omezené prostředí hostitele tkání a tělesných tekutin.

Siderofory jsou malé, vysoce afinitní chelatační sloučeniny železa vylučované mikroorganismy, jako jsou bakterie, houby a trávy. Siderofory patří k nejsilnějším známým rozpustným Fe3+ vazebným činidlům. Železo je nezbytné pro téměř celý život, protože jeho zásadní roli v procesech, jako je dýchání a syntéza DNA. Přestože je však jedním z nejhojnějších prvků zemské kůry, biologická dostupnost železa v mnoha prostředích, jako je půda nebo moře, je omezena velmi nízkou rozpustností iontu Fe3+. Tento ion stavu je převažující železa ve vodném, non-kyselé, okysličené prostředí, a hromadí se v běžné minerální fází, jako jsou oxidy a hydroxidy železa (minerály, které jsou zodpovědné za červené a žluté půdy barvy). Proto nemůže být snadno využit organismy. Mikroby vydání siderophores uklízet železa z těchto minerálních fází tvorby rozpustného Fe3+komplexy, které mohou být přijata do aktivní transportní mechanismy. Mnoho sideroforů jsou nonribozomální peptidy, i když některé jsou biosyntetizovány nezávisle.

Siderofory patří mezi nejsilnější pojiva Fe3+ známá, přičemž enterobaktin je jedním z nejsilnějších z nich. Kvůli této vlastnosti, které přilákaly zájem lékařské vědy v metal chelatační terapie, s siderophore desferrioxamine B získává široké využití v léčbě otravu železa a chudokrevnosti.

obrázek
Obrázek: Syntéza enterobactin: Enterobactin (také známý jako Enterochelin) je vysokou afinitu siderophore, že získá železa na mikrobiální systémy. Vyskytuje se především v gramnegativních bakteriích, jako je Escherichia coli a Salmonella typhimurium.

Železo je pevně vázán na proteiny, jako je hemoglobin, transferin, laktoferin, feritin. K získání tohoto kovu jsou vyvíjeny velké evoluční tlaky na patogenní bakterie. Například antraxový patogen Bacillus anthracisuvolňuje dva siderofory, bacillibaktin a petrobaktin, aby vyčistil železité železo z bílkovin železa. Zatímco bylo prokázáno, že se bacillibaktin váže na protein imunitního systému siderokalin, předpokládá se, že petrobaktin se vyhýbá imunitnímu systému a bylo prokázáno, že je důležitý pro virulenci u myší.

kromě sideroforů produkují některé patogenní bakterie hemofory (proteiny vázající hem) nebo mají receptory, které se vážou přímo na proteiny železa/hemu. U eukaryot jsou dalšími strategiemi pro zvýšení rozpustnosti a absorpce železa okyselení okolí (např. používané kořeny rostlin) nebo extracelulární redukce Fe3 + na rozpustnější ionty Fe2+.

Siderophores obvykle tvoří stabilní, hexadentate, oktaedrická komplex s Fe3+přednostně ve srovnání s jinými přirozeně se vyskytující hojné kovové ionty, i když pokud existují méně než šest dárce atomy vody může také koordinovat. Nejúčinnější siderophores jsou ty, které mají tři bidentátních ligandů na molekulu, které tvoří hexadentate komplexu a způsobuje menší entropické změny než to způsobeno tím, chelatační jeden železitého iontu s oddělenou ligandy.

Siderofory jsou obvykle klasifikovány ligandy používanými k chelataci železitého železa. Hlavní skupiny sideroforů zahrnují katecholáty (fenoláty), hydroxamáty a karboxyláty (např. deriváty kyseliny citronové). Kyselina citronová může také působit jako siderofor. Širokou škálu siderophores, může být v důsledku evolučních tlaků se umístil na mikroby produkují strukturálně odlišné siderophores, které nemohou být přepravovány do jiných mikrobů specifických účinných dopravních systémů, nebo v případě patogenů deaktivován hostitelského organismu.

klíčové body

  • Siderofory jsou důležité pro některé patogenní bakterie pro jejich získávání železa. Mnoho sideroforů jsou nonribozomální peptidy, i když některé jsou biosyntetizovány nezávisle.
  • široká škála siderophores, může být v důsledku evolučních tlaků se umístil na mikroby produkují strukturálně odlišné siderophores, které nemohou být přepravovány do jiných mikrobů specifických účinných dopravních systémů, nebo v případě patogenů deaktivován hostitelského organismu.
  • Mikroby, uvolňování siderophores uklízet železa z těchto minerálních fází tvorby rozpustného Fe3+ komplexy, které mohou být přijata do aktivní transportní mechanismy.

klíčové pojmy

  • siderofory: Sidereofory jsou malé, vysoce afinitní chelatační sloučeniny železa vylučované mikroorganismy, jako jsou bakterie a houby, a také trávy. Siderofory patří k nejsilnějším známým rozpustným Fe3+ vazebným činidlům.