Articles

4.3 D: Siderophores

Læringsmål

  • Beskriv funksjon og variasjon av siderophores

Jern er viktig for nesten alle levende organismer som det er involvert i en rekke viktige metabolske prosesser. Imidlertid er jern ikke alltid lett tilgjengelig; derfor bruker mikroorganismer forskjellige jernopptakssystemer for å sikre tilstrekkelig forsyninger fra omgivelsene. Det er stor variasjon i utbredelsen av jerntransportører og jernkilder som benyttes av ulike mikrobielle arter. Patogener, spesielt, krever effektive jernoppkjøpsmekanismer for å gjøre dem i stand til å konkurrere med suksess for jern i det svært jernbegrensede miljøet i vertens vev og kroppsvæsker.Sideroforer Er små, høyaffinitets jernkelaterende forbindelser utskilt av mikroorganismer som bakterier, sopp og gress. Siderophores er blant de sterkeste løselige Fe3 + bindemidler kjent. Jern er viktig for nesten alt liv, på grunn av sin viktige rolle i prosesser som respirasjon og DNA-syntese. Til tross for At det er Et av de mest omfattende elementene I jordskorpen, er biotilgjengeligheten av jern i mange miljøer som jord eller sjø begrenset av Fe3 + ionens svært lave oppløselighet. Denne ionetilstanden er den dominerende av jern i vandige, ikke-sure, oksygenerte miljøer, og akkumuleres i vanlige mineralfaser som jernoksider og hydroksider (mineralene som er ansvarlige for røde og gule jordfarger). Derfor kan det ikke lett utnyttes av organismer. Mikrober frigjør sideroforer for å fjerne jern fra disse mineralfasene ved dannelse Av oppløselige Fe3 + – komplekser som kan tas opp av aktive transportmekanismer. Mange sideroforer er nonribosomale peptider, selv om flere biosynteseres uavhengig av hverandre.

Siderophorer er blant de sterkeste bindene Til Fe3 + kjent, med enterobactin som en av de sterkeste av disse. På grunn av denne egenskapen har de tiltrukket seg interesse fra medisinsk vitenskap i metallkeleringsterapi, med siderophore desferrioxamine B som får utbredt bruk i behandlinger for jernforgiftning og thalassemi.

bilde
Figur: Syntese av enterobactin: Enterobactin (også kjent Som Enterochelin) er en høy affinitet siderophore som kjøper jern for mikrobielle systemer. Det finnes hovedsakelig I Gram-negative bakterier, Som Escherichia coli og Salmonella typhimurium.

Jern er tett bundet til proteiner som hemoglobin, transferrin, laktoferrin og ferritin. Det er store evolusjonære press satt på patogene bakterier for å oppnå dette metallet. For eksempel miltbrann patogen Bacillus anthracisfrigjør to siderophorer, bacillibactin og petrobactin, for å scavenge jern jern fra jernproteiner. Selv om bacillibaktin har vist seg å binde seg til immunsystemproteinet siderokalin, antas petrobactin å unngå immunsystemet og har vist seg å være viktig for virulens hos mus.I Tillegg til sideroforer produserer noen patogene bakterier hemophorer (hemebindende renseproteiner) eller har reseptorer som binder seg direkte til jern / hemeproteiner. I eukaryoter er andre strategier for å forbedre jernoppløseligheten og opptaket surgjøring av omgivelsene (f. eks. brukt av planterøtter) eller den ekstracellulære reduksjonen Av Fe3 + til De mer oppløselige Fe2 + – ioner.Sideroforer danner vanligvis et stabilt heksadentat, oktaedisk kompleks med Fe3 + fortrinnsvis sammenlignet med andre naturlig forekommende metallioner, men hvis det er mindre enn seks donoratomer, kan vann også koordinere. De mest effektive sideroforene er de som har tre bidentatligander per molekyl, danner et heksadentatkompleks og forårsaker en mindre entropisk forandring enn den som skyldes chelatering av en enkelt jernion med separate ligander.Siderophorer klassifiseres vanligvis av ligandene som brukes til å chelatere jernjernet. Hovedgruppene av sideroforer inkluderer katekolater (fenolater), hydroksamater og karboksylater (f.eks. derivater av sitronsyre). Sitronsyre kan også fungere som en siderofor. Det brede utvalget av sideroforer kan skyldes evolusjonært press plassert på mikrober for å produsere strukturelt forskjellige sideroforer, som ikke kan transporteres av andre mikroberes spesifikke aktive transportsystemer, eller i tilfelle patogener deaktivert av vertsorganismen.

Nøkkelpunkter

  • Siderophorer er viktige for noen patogene bakterier for deres oppkjøp av jern. Mange sideroforer er nonribosomale peptider, selv om flere biosynteseres uavhengig av hverandre.det brede utvalget av sideroforer kan skyldes evolusjonært press plassert på mikrober for å produsere strukturelt forskjellige sideroforer som ikke kan transporteres av andre mikroberes spesifikke aktive transportsystemer, eller i tilfelle patogener deaktivert av vertsorganismen.
  • Mikrober frigjør sideroforer for å hente jern fra disse mineralfasene ved dannelse Av oppløselige Fe3 + – komplekser som kan tas opp av aktive transportmekanismer.

Nøkkelord

  • sideroforer: Sidereoforer er små, høyaffinitets jernkelaterende forbindelser utskilt av mikroorganismer som bakterier og sopp, og også gress. Siderophores er blant de sterkeste løselige Fe3 + bindemidler kjent.