Swinholide - Swinholide

Swinholide
Свинхолид 2 copy.gif
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭМБЛ
ChemSpider
Характеристики
C78H132O20
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Swinholides находятся димерный 42 карбоновое кольцо поликетиды которые демонстрируют 2-кратную ось симметрии. Обнаруженные в основном в морской губке Theonella, свинхолиды обладают цитотоксической и противогрибковой активностью за счет разрушения актинового скелета.[1] Свинхолиды были впервые описаны в 1985 году.[2] и структура и стереохимия были обновлены в 1989 г.[3] и 1990 г.[4] соответственно. В литературе описано тринадцать свинхолидов, включая близкие по структуре соединения, такие как мизакинолиды / бистеонеллиды,[5] анкарахолиды,[6] и гурголид А[7] Есть подозрение, что симбиотический микробы, которые населяют губки, а не сами губки, производят свинхолиды, поскольку самая высокая концентрация свинхолидов обнаруживается в одноклеточной бактериальной фракции губок, а не во фракции губок или фракции цианобактерий, которые также обитают на губках.[4][8][9]

Из образца морского поля, содержащего цианобактерии Symploca sp, о Суинхолиде А также сообщалось в литературе.[6] Структурные аналоги свинхолидов - анкарахолиды - также обнаружены у цианобактерий. Geitlerinema sp. в том же экспериментальном исследовании.[6] Поскольку на губках обитает целый ряд бактерий, включая симбиотические цианобактерии, часто возникает вопрос, как образуются свинхолиды.[1] Исследование производства мизакинолида показало, что он был отнесен к бактерии-симбионту Theonella Candidatus Entotheonella, благодаря открытию транс-AT поликетидсинтаза (PKS) кластер генов биосинтеза.[1] Это демонстрирует, что истинное происхождение свинхолидов - это симбиотические бактерии, населяющие губки.[1]

История

Цианобактерии как известно, имеют широкую область применения из-за их структурно разнообразной вторичные метаболиты они производят.[1] Среди многих вторичные метаболиты, поликетиды продемонстрировали жизненно важную биоактивность, которая может применяться во многих областях. Например, многие противогрибковые, противоопухолевые и антибиотические поликетиды содержатся в растениях, бактериях и грибах.[1] Синтез поликетидов хорошо известен: малые мономерный соединения обрамляют поликетиды за счет удлинения на многодоменных комплексах PKS.[1] ПКС могут добавлять либо малонил, ацил, или производная единица для цепочки, и они классифицируются по типам 1-3, которые зависят от таких факторов, как функциональность и архитектура домена.[1] ПКС типа I включают цис- и транс-ацилтрансфераза (trans-AT) PKS, где каждая секция PKS cis-AT кодирует выделенный домен AT, а PKS trans-AT имеют отдельные AT, которые используются вместо кодированных cis доменов AT.[1]

Структура

Структуры свинхолида, мизакинолида и люминаолида показаны ниже. (Рисунок 1 и Рисунок 2).[1]

Рисунок 1. Структура суинхолида и мисакинолида.
Рисунок 2. Структура люминаолида.

Биосинтез

Биосинтез свинхолида кластер генов (swi) был расположен на едином эшафоте по BLASTp поиски против кластерных генов биосинтеза мизакинолидов. Это было выбрано из-за близкого структурного сходства этих соединений.[10]

Биосинтез свинхолида кластер генов (85 т.п.н.) кодирует пять белков PKS, в том числе от SwiC до SwiG.[1] Это включает фермент AT, SwiG, который является характеристикой транс-ПКС (рис. 3).[1]

Рисунок 3. Биосинтез свинхолида.

Кластер генов биосинтеза свинхолида кодирует транс-AT PKS и не интегрирует домены AT, подобные формидолиду (phm), мискинолид (мисс), толитоксин (тто), люминаолид (люм) и ноосперин (nsp) кластеры генов.[1] Кластер генов биосинтеза свинхолида также похож на тто и люм кластеры генов.[1] В swi и мисс Оба кластера включают четыре больших гена, кодирующих ферменты PKS, и ген, кодирующий белок AT, но порядок генов отличается (рис. 4).[1]

в swi биосинтез кластер генов, первый ген, SwiC, находится на обратной цепи, а остальные четыре гена обращены в прямом направлении.[1] в мисс кластер генов биосинтеза, все гены ориентированы в одном направлении.[1] Хотя это другое, оба swi и мисс Кластеры генов биосинтеза состоят из сходных каталитических доменов.[1]

Одна отличительная особенность сви Ферменты биосинтеза - это порядок его доменов, недлинные домены и расщепленные модули.[1] Это общие черты, которые можно найти в транс-ПКС.[1] Есть четыре недолгих кетосинтазы в swi кластеры, не являющиеся фактором синтеза поликетидной цепи.[1] Три кетосинтазы связываются с модифицирующими ферментами, а четвертая кетосинтаза находится в концевой части SwiF.[1] Есть лишь незначительные различия между сви и мисс: два белки-носители ацила (ACP) в середине белка SwiC, вместо одного ACP в белке MisC (рис. 4).[1]

Рисунок 4. Домены Swinholide и его структурные варианты.

В своих мономерных структурах swi и мисс имеют две различные кольцевые структуры.[1] В SwiF второй и третий дегидротазы (DH) расположены бок о бок (Рисунок 4).[1] За мисс, были идентифицированы те же DH-подобные домены, но третья DH представляет собой пирансинтазу (PS), которая создает дигидропирановое кольцо в структуре mis.[1] Дальнейшее расследование выявило третий DH в swi был PS (рис. 3 и 5).[1] Другое кольцевое образование в мисс была выдвинута гипотеза, что катализируется либо вспомогательными ферментами, либо DH в MisC.[1] MisC и SwiC кодируют аналогичные, но разные DH, но не имеют общего домена PS в образовании дигидропиранового кольца.[1] Было обнаружено, что в доменах DH от MisC и SwiC отсутствует глицин в определенном мотиве.[1] Это, следовательно, может указывать на то, что изменяющийся домен DH играет жизненно важную роль в образовании кольца.[1]

Несмотря на структурные различия между swi и мисс, идентичность последовательностей генов различалась от 73 до 85%, даже несмотря на наличие структурного сходства.[1] Гены кластера биосинтеза сцитофицина, толитоксина и люминаолида также обладали высокой идентичностью последовательностей с сви и мисс.[1] Несмотря на высокую идентичность последовательностей, белки SwiC и MisC отличаются от альтернативных кластеров генов, как показано на их химической структуре (рис. 1).[1]

Филогенетический анализ

Структурные варианты происхождения кластеров генов биосинтеза свинхолидов были выяснены с помощью филогенетических исследований.[1] Филогенетическое дерево транскодированных белков AT показало, что все шесть кластеров генов биосинтеза были подобны и составляли свою собственную группу.[1] Кластеры генов биосинтеза сцитофицина, люминаолида и толитоксина были организованы вместе на основе доменов кетосинтазы, и кластеры генов биосинтеза мизакинолида и свинхолида составили отдельную категорию (рис. 5).[1]

Рисунок 5. Филогенетический анализ Swinholide и структурные варианты.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab ac объявление ае аф аг ах ай эй ак Humisto A, Jokela J, Liu L, Wahlsten M, Wang H, Permi P, Machado JP, Antunes A, Fewer DP, Sivonen K (ноябрь 2017 г.). "Nostoc sp. UHCC 0450". Прикладная и экологическая микробиология. 84 (3): e02321–17. Дои:10.1128 / AEM.02321-17. ЧВК  5772238. PMID  29150506.
  2. ^ Кармели С., Кашман Ю. (январь 1985 г.). «Структура свинхолида-а, нового макролида из морской губки». Буквы Тетраэдра. 26 (4): 511–514. Дои:10.1016 / s0040-4039 (00) 61925-1.
  3. ^ Кобаяси М., Танака Дж., Катори Т., Мацуура М., Китагава И. (январь 1989 г.). «Структура свинхолида А, мощного цитотоксического макролида из окинавской морской губки». Буквы Тетраэдра. 30 (22): 2963–2966. Дои:10.1016 / с0040-4039 (00) 99170-6.
  4. ^ а б Китагава И., Кобаяси М., Катори Т., Ямасита М., Танака Дж., Дои М., Исида Т. (апрель 1990 г.). «Абсолютная стереоструктура свинхолида А, мощного цитотоксического макролида из окинавской морской губки Theonella swinhoei». Журнал Американского химического общества. 112 (9): 3710–2. Дои:10.1021 / ja00165a094.
  5. ^ Сакаи Р., Хига Т., Кашман Ю. (сентябрь 1986 г.). «Мисакинолид-А, противоопухолевый макролид из морской губки Theonella Sp». Письма по химии. 15 (9): 1499–1502. Дои:10.1246 / класс.1986.1499.
  6. ^ а б c Андрианасоло Э. Х., Гросс Х., Гегер Д., Мусафия-Гирт М, Макфайл К., Лил Р. М., Mooberry SL, Гервик WH (март 2005 г.). «Выделение свинхолида А и родственных гликозилированных производных из двух полевых коллекций морских цианобактерий». Органические буквы. 7 (7): 1375–8. Дои:10.1021 / ol050188x. PMID  15787510.
  7. ^ Юсеф Д.Т., Mooberry SL (январь 2006 г.). «Хургадолид А и свинхолид I, сильнодействующие разрушители актиновых микрофиламентов из губки Theonella swinhoei Красного моря». Журнал натуральных продуктов. 69 (1): 154–7. Дои:10.1021 / np050404a. PMID  16441091.
  8. ^ Цукамото С., Исибаши М., Сасаки Т., Кобаяси Дж. (1991). «Новые сородичи свиноголидов окинавской морской губки Theonella sp». Журнал химического общества, Perkin Transactions 1 (12): 3185–8. Дои:10.1039 / p19910003185.
  9. ^ Бьюли, Калифорния, Голландия, Северная Дакота, Фолкнер, ди-джей (июль 1996 г.). «Два класса метаболитов Theonella swinhoei локализованы в разных популяциях бактериальных симбионтов». Experientia. 52 (7): 716–22. Дои:10.1007 / bf01925581. PMID  8698116. S2CID  25812491.
  10. ^ Уэока Р., Урия А.Р., Рейтер С., Мори Т., Карбаум П., Петерс Е.Э., Хельфрич Е.Д., Моринака Б.И., Гуггер М., Такеяма Х., Мацунага С., Пил Дж. (Сентябрь 2015 г.). «Метаболическое и эволюционное происхождение актин-связывающих поликетидов из различных организмов». Природа Химическая Биология. 11 (9): 705–12. Дои:10.1038 / nchembio.1870. ЧВК  7116039. PMID  26236936.