Метанобактин
Метанобактин (mb) представляет собой класс медь-связывающих и восстанавливающих хромофорных пептидов, первоначально идентифицированных у метанотрофа Mmethylococcus capsulatus Bath, а затем у Mmethylosinus trichosporium OB3b, во время выделения мембраносвязанной или дисперсной метанмонооксигеназы (pMMO). [ 1 ] Считается, что он секретируется во внеклеточную среду для рекрутирования меди, важнейшего компонента метанмонооксигеназы, первого фермента в ряду, катализирующего окисление метана в метанол . Метанобактин действует как халькофор, подобно сидерофорам железа , путем связывания с Cu(II) или Cu(I), а затем переноса меди в клетку. Метанобактин обладает чрезвычайно высоким сродством к связыванию Cu(I) с Kd . примерно 10 20 М −1 при pH 8. [ 2 ] Кроме того, метанобактин может восстанавливать Cu(II), токсичную для клеток, до Cu(I), формы, используемой в pMMO. [ 3 ] Более того, предполагается, что различные виды метанобактина повсеместно распространены в биосфере, особенно в свете открытия молекул, продуцируемых другими метанотрофами типа II , которые аналогичным образом связывают и восстанавливают медь (II) до меди (I). [ 1 ]
Штаммы метанобактина
[ редактировать ]OB3b
[ редактировать ]
Метанобактин OB3b представляет собой широко изучаемый метанобактин. Его молекулярная масса составляет 1154 Да , когда он не содержит металлов. OB3b состоит из 9 аминокислотных остатков с двумя оксазолоновыми кольцами, которые принимают участие в связывании ионов меди. [ 4 ] [ 5 ] Кольца оксазалона подвержены расщеплению в условиях низкого pH, что приводит к высвобождению любого иона металла, связанного с кольцами. Медь связывается и восстанавливается в тетрадентатном сайте связывания, состоящем из 2 оксазолоновых колец и 2 модифицированных энтиольных групп. [ 4 ] В частности, происхождение и функция этих оксазолоновых колец в метанобактине OB3b были предметом исследования, поскольку эти домены кажутся уникальными.
Недавно было высказано предположение, что mb OB3b происходит от небольшого, продуцируемого рибсомами пептида-предшественника с последовательностью LCGSCYPCSCM. [ 6 ] Функциональный mbOB3b состоит из (изобутильной группы)-(оксазолонового кольца A)-GSCY-(оксазолонового кольца B)-SM. [ 6 ] (Обратите внимание, что некоторые образцы mBOB3b не содержат С-концевого метионина и кажутся полностью функциональными.) Утверждалось, что хромофорные кольца этого конкретного вида метанобактина позволяют mbOB3b связывать и восстанавливать другие металлы. Например, mbOB3b может восстанавливать Ag(I) до Ag(0), Au(III) до Au(0), Cr(VI) до Cr(III) и Hg(II) до Hg(I); он также способен связывать Co(II), Zn (II), Mn(II), Pb(II) и U(IV). [ 1 ] В связи с этим вполне возможно, что метанобактин может найти несколько медицинских и экологических применений в качестве хелатора металлов и восстановителя.
Механизм восстановления металлов в настоящее время не выяснен. Было показано, что тетрадентатная конфигурация связывания меди(I) в mbOB3b требует связывания молекулы воды с ионом меди в качестве лиганда. [ 7 ] Это использовалось, чтобы доказать, что вода является источником электронов для восстановления связанного иона металла. Другие предположили, что источником электронов является дисульфидный мостик в структуре метанобактина, хотя РФЭС показал, что эта связь все еще не повреждена в связанном медью метанобактине. [ 6 ] Источник этого восстанавливающего электрона на данный момент остается неуловимым.
СБ2
[ редактировать ]Метанобактин SB2 вырабатывается бактериями Mmethylocystis . SB2 намного меньше, чем OB3b, с молекулярной массой 851 Да в отсутствие металла. [ 6 ] SB2 содержит одно имидазольное кольцо и одно оксазалоновое кольцо, а также сульфатную группу, которая, как полагают, участвует в связывании меди.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Чой, Д.В.; Бандоу, Нидерланды; МакЭллистрем, Монтана; Семрау, доктор медицинских наук; Антолин, МЫ; Харсель, Южная Каролина; Галлахер, В.; Зеа, CJ; Пол, Нидерланды; Зан, Дж.А.; Диспирито, А.А. (2010). «Спектральные и термодинамические свойства метанобактина из γ-протеобактериальных метанокисляющих бактерий: случай конкуренции меди на молекулярном уровне» . Журнал неорганической биохимии . 104 (12): 1240–1247. дои : 10.1016/j.jinorgbio.2010.08.002 . ПМИД 20817303 .
- ^ Перейти обратно: а б Эль Газуани, А.; Базле, А.; Фирбанк, SJ; Кнапп, CW; Грей, Дж.; Грэм, Д.В.; Деннисон, К. (2011). «Медьсвязывающие свойства и структура метанобактинов из Mmethylosinus trichosporium OB3b» . Неорганическая химия . 50 (4): 1378–1391. дои : 10.1021/ic101965j . ПМИД 21254756 .
- ^ Хакемян, Аманда С.; Тинберг, Кристин Э.; Кондапалли, Калян С.; Тельсер, Джошуа; Хоффман, Брайан М.; Стеммлер, Тимоти Л.; Розенцвейг, Эми К. (2005). «Хелатор меди метанобактин из метилозинустрихоспория OB3b связывает медь (I)» . Журнал Американского химического общества . 127 (49): 17142–17143. дои : 10.1021/ja0558140 . ПМЦ 2864604 . ПМИД 16332035 .
- ^ Перейти обратно: а б Хён Дж. Ким и др. «Метанобактин, соединение, приобретающее медь из метанокисляющих бактерий». Наука 10 сентября 2004 г.: Том. 305 нет. 5690 стр. 1612-1615 гг.
- ^ Белинг, Ли А.; Харсель, Скотт С.; Льюис, Дэвид Э.; ДиСпирито, Алан А.; Чой, Донг В.; Мастерсон, Ларри Р.; Велья, Джанлуиджи; Галлахер, Уоррен Х. (2008). «ЯМР, масс-спектрометрия и химические данные показывают другую химическую структуру метанобактина, содержащего оксазолоновые кольца» . Журнал Американского химического общества . 130 (38): 12604–12605. дои : 10.1021/ja804747d . ПМК 3617554 . ПМИД 18729522 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Кренц, Б.Д.; Малхерон, HJ; Семрау, доктор медицинских наук; Диспирито, А.А.; Бандоу, Нидерланды; Хафт, Д.Х.; Вийомье, СП; Мюррелл, Джей Си; МакЭллистрем, Монтана; Харсель, Южная Каролина; Галлахер, WH (2010). «Сравнение метанобактинов из Mmethylosinus trichosporiumOB3b и штамма Mmethylocystis SB2 предсказывает, что метанобактины синтезируются из различных предшественников пептидов, модифицированных для создания общего ядра для связывания и восстановления ионов меди» . Биохимия . 49 (47): 10117–10130. дои : 10.1021/bi1014375 . ПМЦ 3924600 . ПМИД 20961038 .
- ^ Джон З. Хупс и др . «Вычислительное исследование реакции переноса электрона в медь-связанном метанобактине с использованием теории функционала плотности» «Тезисы докладов Американского химического общества» 241. 27 марта 2011 г.