Феррихром - Ferrichrome

Не путать с феррохром.
Феррихром
Феррихром.png
Феррихром (палочки), связанный с атомом железа (оранжевый)
Имена
Название ИЮПАК
N- [3- [4,16-бис [3- [ацетил (оксидо) амино] пропил] -2,5,8,11,14,17-гексаоксо-3,6,9,12,15,18-гексазациклооктадек) -1-ил] пропил] -N-оксидоацетамид; железо (3+)
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.036.081 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 239-706-0
UNII
Характеристики
C27ЧАС42FeN9О12
Молярная масса740.529 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Феррихром является циклическим гекса-пептид который образует комплекс с атомами железа. Это сидерофор состоит из трех остатков глицина и трех модифицированных остатков орнитина с гидроксаматными группами [-N (OH) C (= O) C-]. 6 атомов кислорода из трех гидроксаматных групп связывают Fe (III) в почти идеальной октаэдрической координации.

Феррихром был впервые выделен в 1952 году, было обнаружено, что его производят грибы родов Аспергиллы, Ustilago, и Пенициллий.[1]

Биологическая функция

Феррихром - сидерофор, который металлический хелатирующие агенты которые имеют низкую молекулярную массу и производятся микроорганизмами и растениями, растущими в условиях низкого содержания железа. Основная функция сидерофоров - хелатирование трехвалентного железа (Fe3+) из нерастворимых минералов из окружающей среды и сделать его доступным для микробных и растительных клеток. Железо играет важную роль в биологических функциях, поскольку оно действует как катализатор в ферментативных процессах, а также в переносе электронов, синтезе ДНК и РНК и кислородном обмене.[2] Хотя железо является четвертым по содержанию элементом в земной коре,[3] Биодоступность железа в аэробных средах низкая из-за образования нерастворимых гидроксидов железа. При ограничении содержания железа бактерии поглощают трехвалентное железо (Fe3+) за счет активации секреции сидерофоров для удовлетворения их потребностей в питании.[4] Недавние исследования показали, что феррихром использовался как молекула, подавляющая опухоль, продуцируемая L. casei. Исследование, проведенное кафедрой медицины и Медицинского университета Асахикавы, предполагает, что феррихром оказывает более сильное подавляющее действие на опухоль, чем другие лекарства, которые в настоящее время используются для борьбы с раком толстой кишки, включая цисплатин и 5-фтор-урацил. Феррихром также оказал меньшее влияние на незлокачественные клетки кишечника, чем два ранее упомянутых лекарства от рака. Было установлено, что феррихром активировал C-Jun N-концевые киназы, что побудило Апоптоз. Индукция апоптоза феррихромом снижается за счет ингибирования пути передачи сигналов N-концевой киназы c-jun.[5]

Поглощение

Железо необходимо для наиболее важных биологических процессов, таких как синтез ДНК и РНК, гликолиз, выработка энергии, фиксация азота и фотосинтез, поэтому поглощение железа из окружающей среды и его перенос в организм являются критическими жизненными процессами почти для всех организмов.[6] Проблема состоит в том, что когда окружающее железо подвергается воздействию кислорода, оно минерализуется до нерастворимой формы оксигидроксида железа, которая не может транспортироваться в клетки и, следовательно, недоступна для использования клеткой.[6] Чтобы преодолеть это, бактерии, грибы и некоторые растения синтезируют сидерофоры и выделяют их во внеклеточную среду, где может происходить связывание железа.[6] Важно отметить, что микробы вырабатывают сидерофор собственного типа, чтобы они не конкурировали с другими организмами за поглощение железа.[6] Феррихром - уникальный сидерофор, принадлежащий к классу гидроксаматов (трис (гидроксамат)).[7] Он имеет исключительно высокую аффинность связывания logβ.110 = 29,07 для трехвалентного железа по сравнению с [Fe (edta)]− это logβ110 = 25,1 соответственно. Это указывает на чрезвычайно высокое содержание Fe.3+ специфичность и не связывает другие металлы в высоких концентрациях.[7] Например, saccharomyces cerevisiae является разновидностью дрожжей, которые могут поглощать связанный с железом сидерофор через переносчики семейства ARN.[7] [Fe3+(сидерофор)](п-3) - связывается с рецептором-переносчиком на поверхности клетки и затем поглощается.[7] Точный механизм того, как железо попадает в клетку с помощью этих переносчиков, неизвестен, но известно, что, попав в клетку, оно накапливается в цитозоле.[7] В saccharomyces cerevisiaeферрихром специфически поглощается ARN1P, поскольку он имеет 2 сайта связывания, а феррихром может быть сайтом с более высоким сродством посредством эндоцитоза.[7] Хелаты феррихрома остаются стабильными в клетке и позволяют накапливать железо, но могут быть легко мобилизованы для удовлетворения метаболических потребностей клетки.[7]

Рецептор

E. coli имеет рецепторный белок, называемый FhuA (гидроксамат железа).[8]

FhuA - это переносчик и рецептор, связанный с энергией.[8] Он является частью интегральных белков внешней мембраны и работает вместе с белком, трансформирующим энергию TonB.[9] Он участвует в поглощении железа в комплексе с феррихромом, связывая и транспортируя феррихром-железо через внешнюю мембрану клетки.[9]

Синие ленты представляют стенку β-цилиндра длиной 69 Å и диаметром 40-45 Å, которая представляет собой С-концевые остатки. Он имеет 22 антипараллельных β-тяжи. Желтая лента в центре - это «пробка», которая представляет собой отдельный домен для N-концевых остатков.[9]

FhuA имеет цепь L4, и ее роль заключается в транспортировке феррихрома в стенку β-цилиндра. Затем комплекс феррихрома плотно связывается как со стенкой β-цилиндра, так и с «пробкой».[9] В результате это связывание запускает два ключевых изменения конформации комплекса железо-феррихром для передачи энергии пробке. Этот перенос энергии приводит к последующим конформационным изменениям, которые транспортируют железо-феррихром в периплазматический карман, что сигнализирует о загруженном лигандом состоянии рецептора.[9] Эти тонкие сдвиги нарушают связывание железо-феррихрома с пробкой, что затем позволяет феррихрому-железу проникать в предполагаемую каналообразующую область. Внутренняя стенка β-цилиндра обеспечивает ряд слабых участков связывания, которые притягивают феррихром.[9] FhuD представляет собой связывающий белок с высоким сродством в периплазматическом кармане, который также способствует однонаправленному транспорту через клеточную оболочку.[9]

Смотрите также

Феррихром А

Рекомендации

  1. ^ Феррихром В архиве 2010-01-13 на Wayback Machine, Виртуальный музей минералов и молекул, Университет Висконсина
  2. ^ Ахмед Э., Холмстрём С.Дж. (май 2014 г.). «Сидерофоры в исследованиях окружающей среды: роли и приложения». Микробная биотехнология. 7 (3): 196–208. Дои:10.1111/1751-7915.12117. PMID  24576157.
  3. ^ Лопер Дж. Э., Покупатель Дж. С. (сентябрь 1990 г.). «Сидерофоры в микробных взаимодействиях на поверхности растений». Молекулярные взаимодействия растений и микробов. 4: 5–13. Дои:10.1094 / mpmi-4-005.
  4. ^ Чаттерджи А., О'Брайан М.Р. (апрель 2018 г.). «Быстрая эволюция бактериальной системы получения железа». Молекулярная микробиология. 108 (1): 90–100. Дои:10,1111 / мми.13918. ЧВК  5867251. PMID  29381237.
  5. ^ Кониси Х., Фудзия М., Танака Х., Уэно Н., Мориити К., Сасадзима Дж. И др. (Август 2016 г.). «Феррихром, полученный из пробиотиков, ингибирует прогрессирование рака толстой кишки через JNK-опосредованный апоптоз». Nature Communications. 7: 12365. Дои:10.1038 / ncomms12365. PMID  27507542.
  6. ^ а б c d Ханнауэр М., Барда Ю., Мислин Г.Л., Шанзер А., Шалк И.Дж. (март 2010 г.). «Путь поглощения феррихрома в Pseudomonas aeruginosa включает механизм высвобождения железа с ацилированием сидерофоров и рециркуляцию модифицированного десферрихрома». Журнал бактериологии. 192 (5): 1212–20. Дои:10.1128 / JB.01539-09. ЧВК  2820845. PMID  20047910.
  7. ^ а б c d е ж грамм Мур RE, Ким Y, Philpott CC (май 2003 г.). «Механизм транспорта феррихрома через Arn1p и его метаболизм в Saccharomyces cerevisiae». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 100 (10): 5664–9. Bibcode:2003ПНАС..100.5664М. Дои:10.1073 / pnas.1030323100. ЧВК  156258. PMID  12721368.
  8. ^ а б Браун V (июнь 2009 г.). «FhuA (TonA), карьера протеина». Журнал бактериологии. 191 (11): 3431–6. Дои:10.1128 / JB.00106-09. ЧВК  2681897. PMID  19329642.
  9. ^ а б c d е ж грамм Фергюсон А.Д., Хофманн Э., Култон Дж. В., Дидерикс К., Велте В. (декабрь 1998 г.). «Сидерофор-опосредованный транспорт железа: кристаллическая структура FhuA со связанным липополисахаридом». Наука. 282 (5397): 2215–20. Bibcode:1998Sci ... 282.2215F. Дои:10.1126 / science.282.5397.2215. PMID  9856937.