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4.3 D: Sideróforos

os Objectivos de Aprendizagem

  • Descrever a função e variedade de sideróforos

o Ferro é essencial para quase todos os organismos vivos como ela está envolvida em uma grande variedade de importantes processos metabólicos. No entanto, o ferro nem sempre está prontamente disponível; portanto, os microorganismos usam vários sistemas de captação de ferro para garantir suprimentos suficientes a partir de seus arredores. Há uma variação considerável na gama de transportadores de ferro e fontes de ferro utilizadas por diferentes espécies microbianas. Os patógenos, em particular, requerem mecanismos eficientes de aquisição de ferro para permitir-lhes competir com sucesso para o ferro no ambiente altamente restrito de ferro dos tecidos e fluidos corporais do hospedeiro.os Sideróforos são compostos quelantes de ferro de elevada afinidade secretados por microrganismos tais como bactérias, fungos e gramíneas. Os sideróforos estão entre os mais fortes agentes solúveis de ligação Fe3+ conhecidos. O ferro é essencial para quase toda a vida, devido ao seu papel vital em processos como respiração e síntese de ADN. No entanto, apesar de ser um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre, a biodisponibilidade do ferro em muitos ambientes, como o solo ou o mar, é limitada pela muito baixa solubilidade do íon Fe3+. Este estado iônico é o predominante do ferro em ambientes aquosos, não ácidos, oxigenados, e se acumula em fases minerais comuns, tais como óxidos de ferro e hidróxidos (os minerais que são responsáveis pelas cores vermelho e amarelo do solo). Portanto, não pode ser facilmente utilizado por organismos. Os micróbios libertam os sideróforos para retirar o ferro destas fases minerais através da formação de complexos Fe3+solúveis que podem ser absorvidos por mecanismos de transporte activos. Muitos sideróforos são péptidos não-ribossômicos, embora vários sejam biossintetizados independentemente.

Sideróforos estão entre os ligantes mais fortes para Fe3+ conhecidos, com enterobactina sendo um dos mais fortes destes. Devido a esta propriedade, eles atraíram o interesse da ciência médica na terapia de quelação metálica, com o sideróforo desferrioxamina B ganhando uso generalizado em tratamentos para envenenamento de ferro e talassemia.

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Figura: Síntese de enterobactin: Enterobactin (também conhecido como Enterochelin) é uma alta afinidade efeito que adquire ferro para sistemas microbianos. É encontrada principalmente em bactérias Gram-negativas, tais como Escherichia coli e Salmonella typhimurium.

o ferro está firmemente ligado a proteínas tais como hemoglobina, transferrina, lactoferrina e ferritina. Há grandes pressões evolucionárias colocadas em bactérias patogênicas para obter este metal. Por exemplo, o agente patogénico do antraz Bacillus anthracisreleases dois sideróforos, bacilibactin e petrobactin, para extrair ferro férrico das proteínas de ferro. Embora tenha sido demonstrado que a bacilibactina se liga à proteína do sistema imunitário siderocalina, presume-se que a petrobactina escapa ao sistema imunitário e tem demonstrado ser importante para a virulência em ratinhos.além dos sideróforos, algumas bactérias patogénicas produzem hemóforos ( proteínas necrófagas de ligação heme) ou têm receptores que se ligam directamente às proteínas ferro/heme. Nos eucariontes, outras estratégias para aumentar a solubilidade e absorção de ferro são a acidificação do entorno (por exemplo, usado pelas raízes das plantas) ou a redução extracelular de Fe3+ nos íons Fe2+ mais solúveis.

Sideróforos geralmente formam um complexo estável, hexadentato, octaédrico com Fe3+preferencialmente em comparação com outros íons metálicos abundantes de ocorrência natural, embora se houver menos de seis átomos doadores a água também pode se coordenar. Os sideróforos mais eficazes são aqueles que têm três ligantes bidentados por molécula, formando um complexo hexadentato e causando uma mudança entrópica menor do que a causada pela quelação de um único íon férrico com ligantes separados.os Sideróforos são geralmente classificados pelos ligantes utilizados para quelatar o ferro férrico. Os principais grupos de sideróforos incluem os catecolatos (fenolatos), hidroxamatos e carboxilatos (por exemplo, derivados do ácido cítrico). O ácido cítrico também pode atuar como sideróforo. A grande variedade de sideróforos pode dever-se a pressões evolutivas colocadas sobre os micróbios para produzir sideróforos estruturalmente diferentes, que não podem ser transportados por sistemas de transporte activos específicos de outros micróbios, ou no caso de agentes patogénicos desactivados pelo organismo hospedeiro.os Sideróforos são importantes para algumas bactérias patogénicas para a sua aquisição de ferro. Muitos sideróforos são péptidos não-ribossômicos, embora vários sejam biossintetizados independentemente.a grande variedade de sideróforos pode dever-se a pressões evolutivas colocadas nos micróbios para produzir sideróforos estruturalmente diferentes que não possam ser transportados pelos sistemas de transporte activos específicos de outros micróbios, ou no caso de agentes patogénicos desactivados pelo organismo hospedeiro.os micróbios libertam os sideróforos para retirar o ferro destas fases minerais através da formação de complexos solúveis de Fe3+ que podem ser absorvidos por mecanismos de transporte activos.

Termos-Chave

  • sideróforos: Os sidereóforos são pequenos compostos quelantes de ferro de alta afinidade secretados por microorganismos como bactérias e fungos, e também gramíneas. Os sideróforos estão entre os mais fortes agentes solúveis de ligação Fe3+ conhecidos.