Цианофицин
Цианофицин , также известный как CGP (полипептид цианофициновых или гранул ) мульти-L-аргинил-поли (L-аспарагиновая кислота), представляет собой небелковый , нерибосомально продуцируемый аминокислотный полимер, состоящий из основной цепи аспарагиновой кислоты и аргинина боковых групп . .
Цианофицин был впервые обнаружен в 1887 году итальянским ботаником Антонино Борзи и может быть обнаружен в большинстве цианобактерий и некоторых гетеротрофных бактериях, таких как Acinetobacter sp. [1] Цианофицин в значительной степени нерастворим в физиологических условиях и накапливается в виде гранул в цитоплазме при фосфатном или серном голодании, обычно 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 в цианобактериальных гетероцистах . Азот и углерод мобилизуются из цианофицина внутриклеточной цианофициназой в виде аспартат- аргининдипептидов .
Цианофицин синтезируется из аргинина и аспартата в ходе АТФ -зависимой реакции, катализируемой единственным ферментом — цианофицицинсинтетазой . [2] Цианофицин представляет потенциальный интерес для биотехнологии как источник полиаспарагиновой кислоты . Благодаря своему необычному полиамфотерному характеру цианофицин растворим в воде в кислых (0,1 М HCl) и щелочных условиях. Гетерологичная экспрессия цианофицинсинтетазы позволяет производить цианофицин в ряде биотехнологически значимых бактерий, таких как Escherichia coli и Corynebacterium Glutamicum . [3]
Поскольку нерастворимые формы CGP легко очищаются, в большинстве исследований не уделялось внимания синтезу CGP, растворимого при нейтральном pH . Для сравнения: нерастворимый CGP можно солюбилизировать только слабыми кислотами , тогда как растворимый CGP можно отделить в процессе осаждения с использованием ацетона или этанола . [4] В 2014 году эксперимент Штайнбюхеля и Вифеля определил, что количество остатков лизина 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 полимерной смеси, а вместо этого классифицируются как смеси смесей цианофицинов с различными концентрациями остатков лизина.
Способность лизина частично заменять боковую цепь аргинина способствовала исследованию вариантов CGP с аминокислотами, такими как орнитин и цитруллин . Лизин, орнитин и цитруллин обладают сродством к ферменту цианофицинсинтазы (добавление L-аспартата) CphA. [4] Вифель, Брокер и Штайнбюхель провели эксперимент, продемонстрировавший, что богатый цитруллином цианофицин может быть получен путем введения штамма, продуцирующего цитруллин. [5] Также было установлено, что нерастворимый CGP демонстрирует лишь незначительные концентрации цитруллина, тогда как растворимый CGP способен производить высокую концентрацию цитруллина. Эта тенденция характерна и для орнитина.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Креенбринк М., Опперманн-Санио Ф.Б., Штайнбюхель А. (май 2002 г.). «Оценка последовательностей нецианобактериального генома на наличие генов, кодирующих белки, гомологичные цианофицинсинтетазе, и клонирование активной цианофицинсинтетазы из штамма Acinetobacter sp. DSM 587». Архив микробиологии . 177 (5): 371–80. дои : 10.1007/s00203-001-0396-9 . ПМИД 11976746 . S2CID 2072408 .
- ^ Зиглер К., Динер А., Херпин С., Рихтер Р., Дойцманн Р., Локау В. (май 1998 г.). «Молекулярная характеристика цианофицинсинтетазы, фермента, катализирующего биосинтез резервного материала цианобактерий мульти-L-аргинил-поли-L-аспартата (цианофицина)» . Европейский журнал биохимии . 254 (1): 154–9. дои : 10.1046/j.1432-1327.1998.2540154.x . ПМИД 9652408 .
- ^ Опперманн-Санио ФБ, Штайнбюхель А (январь 2002 г.). «Возникновение, функции и биосинтез полиамидов в микроорганизмах и биотехнологическом производстве». Die Naturwissenschaften . 89 (1): 11–22. Бибкод : 2002NW.....89...11O . дои : 10.1007/s00114-001-0280-0 . ПМИД 12008968 . S2CID 21405793 .
- ^ Перейти обратно: а б с Вифель Л., Штайнбюхель А (февраль 2014 г.). «Поведение растворимости цианофицина в зависимости от содержания лизина» . Прикладная и экологическая микробиология . 80 (3): 1091–6. дои : 10.1128/АЕМ.03159-13 . ПМЦ 3911199 . ПМИД 24271185 .
- ^ Вифель Л., Брокер А., Штайнбюхель А. (июнь 2011 г.). «Синтез цианофицина, богатого цитруллином, с использованием Pseudomonas putida ATCC 4359». Прикладная микробиология и биотехнология . 90 (5): 1755–62. дои : 10.1007/s00253-011-3224-4 . ПМИД 21455592 . S2CID 21008673 .