Articles

4.3 D: Siderophores

tanulási célok

  • ismertesse a siderophores funkcióját és változatosságát

a vas szinte minden élő szervezet számára nélkülözhetetlen, mivel számos fontos anyagcsere folyamatban vesz részt. A vas azonban nem mindig áll rendelkezésre könnyen; ezért a mikroorganizmusok különféle vasfelvételi rendszereket használnak, hogy elegendő ellátást biztosítsanak a környezetükből. Jelentős eltérések vannak a különböző mikrobiális fajok által használt vas-transzporterek és vasforrások között. A kórokozók különösen hatékony vasgyűjtő mechanizmusokat igényelnek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy sikeresen versenyezzenek a vasért a gazdaszervezet szöveteinek és testnedveinek erősen vaskorlátozott környezetében.

a Szideroforok kicsi, nagy affinitású vas kelátképző vegyületek, amelyeket mikroorganizmusok, például baktériumok, gombák és füvek választanak ki. A szideroforok az ismert legerősebb oldható Fe3 + kötőanyagok közé tartoznak. A vas szinte minden élet számára nélkülözhetetlen, mivel létfontosságú szerepet játszik olyan folyamatokban, mint a légzés és a DNS-szintézis. Annak ellenére, hogy a földkéreg egyik leggyakoribb eleme, a vas biohasznosulását számos környezetben, például a talajban vagy a tengerben korlátozza az Fe3+ ion nagyon alacsony oldhatósága. Ez az ionállapot a vas túlnyomó része vizes, nem savas, oxigénes környezetben, és felhalmozódik a közös ásványi fázisokban, mint például a vas-oxidok és hidroxidok (az ásványi anyagok, amelyek felelősek a vörös és sárga talajszínekért). Ezért az organizmusok nem tudják könnyen felhasználni. A mikrobák felszabadítják a szideroforokat, hogy ezekből az ásványi fázisokból vasat szedjenek oldható Fe3 + komplexek, amelyeket aktív transzportmechanizmusok vehetnek fel. Sok sziderofor nemriboszomális peptid, bár több egymástól függetlenül bioszintetizálódik.

a Szideroforok a legerősebb kötőanyagok közé tartoznak Fe3+ ismert, ezek közül az enterobaktin az egyik legerősebb. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően felkeltették az orvostudomány érdeklődését a fém kelátterápia iránt, a siderophore desferrioxamine B széles körben elterjedt a vasmérgezés és a thalassemia kezelésében.

kép
ábra: az enterobaktin szintézise: az Enterobaktin (más néven Enterochelin) egy nagy affinitású sziderofor, amely vasat szerez mikrobiális rendszerek számára. Elsősorban Gram-negatív baktériumokban található meg, mint például az Escherichia coli és a Salmonella typhimurium.

a vas szorosan kötődik olyan fehérjékhez, mint a hemoglobin, a transzferrin, a laktoferrin és a ferritin. Nagy evolúciós nyomás nehezedik a patogén baktériumokra, hogy megszerezzék ezt a fémet. Például, a lépfene kórokozó Bacillus anthraciskiad két siderophores, bacillibactin és petrobactin, hogy söpör vas vasfehérjék. Míg kimutatták, hogy a bacillibaktin kötődik az immunrendszer sziderokalin nevű fehérjéjéhez, a petrobaktinról feltételezik, hogy kikerüli az immunrendszert, és kimutatták, hogy fontos szerepet játszik egerekben a virulencia szempontjából.

a szideroforok mellett egyes patogén baktériumok hemofórokat ( hemkötő takarító fehérjéket) termelnek, vagy olyan receptorokkal rendelkeznek, amelyek közvetlenül kötődnek a vas/hem fehérjékhez. Az eukariótákban a vas oldhatóságának és felvételének fokozására szolgáló egyéb stratégiák a környező savasodás (pl. növényi gyökerek) vagy az Fe3+ extracelluláris redukciója az oldhatóbb Fe2 + ionokká.

a Szideroforok általában stabil, hexadentát, oktaéder komplexet alkotnak Fe3 + előnyösen más természetben előforduló bőséges fémionokhoz képest, bár ha kevesebb, mint hat donor atom van, a víz is koordinálhat. A leghatékonyabb szideroforok azok, amelyek molekulánként három bidentát ligandummal rendelkeznek, hexadentát komplexet képeznek, és kisebb entrópiai változást okoznak, mint az egyetlen vasion külön ligandumokkal történő kelátképzésével.

a Sziderofórokat általában a vas-vas kelátképzésére használt ligandumok szerint osztályozzák. A szideroforok főbb csoportjai közé tartoznak a katekolátok (fenolátok), hidroxamátok és karboxilátok (például citromsav származékai). A citromsav sideroforként is működhet. A szideroforok sokfélesége a mikrobákra gyakorolt evolúciós nyomásnak tudható be, hogy szerkezetileg különböző szideroforokat hozzanak létre, amelyeket más mikrobák specifikus aktív transzportrendszerei nem tudnak szállítani, vagy a gazdaszervezet által deaktivált kórokozók esetén.

kulcsfontosságú pontok

  • a Sideroforok fontosak egyes patogén baktériumok számára a vas megszerzéséhez. Sok sziderofor nemriboszomális peptid, bár több egymástól függetlenül bioszintetizálódik.
  • a szideroforok sokfélesége a mikrobákra gyakorolt evolúciós nyomásnak tudható be, hogy szerkezetileg különböző szideroforokat hozzanak létre, amelyeket más mikrobák specifikus aktív transzportrendszerei nem tudnak szállítani, vagy a gazdaszervezet által deaktivált kórokozók esetén.
  • a mikrobák felszabadítják a szideroforokat, hogy ezekből az ásványi fázisokból vasat szedjenek oldható Fe3+ komplexek képződésével, amelyeket aktív transzportmechanizmusok vehetnek fel.

kulcsfogalmak

  • szideroforok: A szidereoforok kicsi, nagy affinitású vas kelátképző vegyületek, amelyeket mikroorganizmusok, például baktériumok és gombák, valamint füvek választanak ki. A szideroforok az ismert legerősebb oldható Fe3 + kötőanyagok közé tartoznak.