Цианофицин - Википедия - Cyanophycin

Две субъединицы цианофицина с чередующейся направленностью.

Цианофицин, также известный как CGP (цианофицин гранула полипептид ) или мульти-L-аргинил-поли (L-аспарагиновая кислота), не являетсябелок, не рибосомно продуцируемые аминокислота полимер состоит из аспарагиновая кислота позвоночник и аргинин боковые группы.

Цианофицин был впервые обнаружен в 1887 году итальянским ботаником. Антонино Борзи и можно найти в большинстве цианобактерии и несколько гетеротрофный бактерии, такие как Acinetobacter sp.[1] Цианофицин в значительной степени нерастворим в физиологических условиях и накапливается в виде гранул в цитоплазма во время фосфатного или серного голодания, как правило, в ранней и средней стационарной фазе. Он используется в качестве соединения для хранения азота и, возможно, углерода, а также служит динамическим буфером для фиксированного азота у цианобактерий. гетероцисты. Азот и углерод мобилизуются из цианофицина внутриклеточно. цианофициназа в форме аспартат-аргинина дипептиды.

Цианофицин синтезируется из аргинина и аспартата в АТФ -зависимая реакция катализированный одним фермент, цианофицин синтетаза.[2] Цианофицин представляет потенциальный интерес для биотехнология как источник полиаспарагиновая кислота. Из-за своего необычного полиамфотерный характер, цианофицин растворим в воде в кислых (0,1 М HCl) и щелочных условиях. Гетерологичная экспрессия цианофицин синтетазы позволяет продуцировать цианофицин в ряде биотехнологически значимых бактерий, таких как кишечная палочка и Коринебактерии глутамикум.[3]

Поскольку нерастворимые формы CGP легко очищаются, в большинстве исследований упускается из виду синтез CPG, растворимого при нейтральной температуре. pH. Для сравнения, нерастворимый CGP может быть солюбилизирован только слабым кислоты в то время как растворимый CGP может быть отделен с помощью процесса осадки используя ацетон или же этиловый спирт.[4] В 2014 году эксперимент Steinbüchel и Wiefel показал, что количество лизин Остаток может регулировать растворимость цианофицина, при этом более высокие уровни лизина отрицательно коррелируют с температурой, необходимой для растворения полимера в водных растворителях.[4] Был сделан вывод, что нерастворимый и растворимый CGP не являются отдельными полимерами, поскольку они происходят из одной и той же смеси полимеров, а вместо этого классифицируются как смеси смесей цианофицинов с различными концентрациями остатков лизина.

Способность лизина частично заменять боковую цепь аргинина стимулировала исследование вариантов CPG с такими аминокислотами, как орнитин и цитруллин. Лизин, орнитин и цитруллин обладают близость за цианофицинсинтаза (добавление L-аспартата) фермент CphA.[4] Wiefel, Bröker и Steinbüchel провели эксперимент, демонстрирующий, что цианофицин, богатый цитруллином, может быть получен путем введения штамма, продуцирующего цитруллин.[5] Также было определено, что нерастворимый CGP демонстрирует лишь незначительные концентрации цитруллина, в то время как растворимый CGP способен продуцировать высокую концентрацию цитруллина. Аналогичная тенденция наблюдается и с орнитином.

Рекомендации

  1. ^ Krehenbrink M, Oppermann-Sanio FB, Steinbüchel A (май 2002 г.). «Оценка нецианобактериальных последовательностей генома на наличие генов, кодирующих белки, гомологичные цианофицинсинтетазе, и клонирование активной цианофицинсинтетазы из штамма DSM 587 Acinetobacter sp.». Архив микробиологии. 177 (5): 371–80. Дои:10.1007 / s00203-001-0396-9. PMID  11976746.
  2. ^ Зиглер К., Динер А., Херпин С., Рихтер Р., Дойцманн Р., Локкау В. (май 1998 г.). «Молекулярная характеристика цианофицин синтетазы, фермента, катализирующего биосинтез цианобактериального резервного материала мульти-L-аргинил-поли-L-аспартата (цианофицина)». Европейский журнал биохимии. 254 (1): 154–9. Дои:10.1046 / j.1432-1327.1998.2540154.x. PMID  9652408.
  3. ^ Опперманн-Санио FB, Steinbüchel A (январь 2002 г.). «Возникновение, функции и биосинтез полиамидов в микроорганизмах и биотехнологической продукции». Die Naturwissenschaften. 89 (1): 11–22. Bibcode:2002NW ..... 89 ... 11O. Дои:10.1007 / s00114-001-0280-0. PMID  12008968.
  4. ^ а б c Wiefel L, Steinbüchel A (февраль 2014 г.). «Поведение цианофицина в зависимости от содержания лизина».. Прикладная и экологическая микробиология. 80 (3): 1091–6. Дои:10.1128 / AEM.03159-13. ЧВК  3911199. PMID  24271185.
  5. ^ Wiefel L, Bröker A, Steinbüchel A (июнь 2011 г.). «Синтез цианофицина с высоким содержанием цитруллина с использованием Pseudomonas putida ATCC 4359». Прикладная микробиология и биотехнология. 90 (5): 1755–62. Дои:10.1007 / s00253-011-3224-4. PMID  21455592.