Микофактоцин
Микофактоцин ( MFT ) представляет собой семейство небольших молекул, полученных из пептида типа, известного как RiPP (рибосомально синтезируемые и посттрансляционно модифицированные пептиды), встречающегося в природе во многих типах микобактерий . Он был обнаружен в ходе биоинформатического исследования в 2011 году. [1] Все микофактоцины имеют общего предшественника в виде премикофактоцина ( PMFT ); они отличаются добавлением хвоста целлюлозы. Будучи окислительно-восстановительными, и PMFT, и MFT имеют форму окисленного диона (микофактоцинона) и восстановленную форму диола (микофактоцинола), соответственно называемые PMFTH 2 и MFTH 2 . [2]
Имя
[ редактировать ]Название «микофактоцин» происходит от трех слов: названия рода « Mycobacterium » (в котором он почти универсален), « кофактора », поскольку его присутствие в геноме предсказывает одновременное появление определенных семейств ферментов, как если бы это был кофактор, который им необходим, и « бактериоцин », поскольку SAM, радикальный фермент критически важный для его биосинтеза, MftC, тесно связан с ключевым ферментом биосинтеза субтилозина А, бактериоцином, из его пептида-предшественника.
Номенклатура
[ редактировать ]MFT с глюкозным хвостом из n единиц называется MFT - n ; МФТ- n H 2 в восстановленной форме. [2] MFT с 2-O-метилглюкозой называется метилмикофактоцином (MMFT) с аналогичной нумерацией. [2]
Функция
[ редактировать ]Считается, что микофактоцин играет роль в окислительно-восстановительных путях с участием никотинопротеинов, ферментов с необменно связанным никотинамидадениндинуклеотидом (НАД). [3] Это представление во многом исходит из работ по сравнительной геномике , которые выявили множество параллелей между микофактоцином и пирролохинолинхиноном (PQQ). [4] В обоих случаях созревание RiPP требует посттрансляционной модификации пептида-предшественника радикальным ферментом SAM, система проявляется в очень похожей форме у большого числа видов, продукт, по-видимому, используется внутри клетки, а не экспортируется, и несколько семейств ферментов встречаются исключительно у бактерий с этими системами. Число предположительно микофактоцин-зависимых оксидоредуктаз, кодируемых одним геномом, может быть довольно большим: по крайней мере 19 для Rhodococcus jostii RHA1 и 26 только для семейства короткоцепочечных дегидрогеназ/редуктаз (SDR) у Mycobacterium avium.
Показано, что фермент LimC ( Q9RA05 ), никотинопротеинкарвеолдегидрогеназа (EC 1.1.1.n4), использует как MFT, так и PMFT in vitro . [2]
Биосинтез
[ редактировать ]| Внешний образ | |
|---|---|
 Биосинтез микофактоцина с иллюстрацией кластера генов и известных этапов. [2] |
Путь биосинтеза микофактоцина является одним из наиболее распространенных среди всех систем RiPP в коллекции бактериальных геномов, секвенированных на сегодняшний день. Однако его видовое распределение сильно смещено в сторону Actinomycetota , включая Mycobacterium Tuberculosis , которая является возбудителем туберкулеза и, следовательно, убийцей номер один среди бактериальных патогенов человека. Эта система практически отсутствует в нормальном микробиоме человека , хотя часто встречается у почвенных бактерий.
- Биосинтез ферментом микофактоцина из его пептида-предшественника MftA начинается с декарбоксилирования С-концевого тирозина остатка радикальным SAM- MftC с помощью белка-предшественника MftB. [5] [6]
- Однако MftC, по-видимому, затем выполняет дальнейшую модификацию пептида-предшественника MftA, изомеризацию, которую легко пропустить, путем введения поперечной связи тирамин-валин и потребления в процессе другого S-аденозилметионина. [7] Необходимость двух модификаций MftA с помощью MftC может объяснить высокую степень консервативности аминокислот в последних восьми остатках MftA по сравнению с уровнем консервативности, наблюдаемым для PqqA, предшественника PQQ.
- Затем гомолог креатининазы MftE высвобождает С-концевой дипептид VY* (валин-тирозин, где * означает, что тирозин был ранее модифицирован). [8]
- Затем MftD превращает дипептид, полученный из VY, в премикофактоцин, который имеет биологически активный окислительно-восстановительный центр. [9]
- И, наконец, гликозилтрансфераза MftF строит на премикофактоцине бета-1,4-связанную олигомерную цепь глюкозы (т.е. целлюлозы ) различного размера, иногда заменяя производные, такие как 2-O-метилглюкоза. [2]
Таким образом, микофактоцин представляет собой не одно соединение, а смесь близкородственных переносчиков электронов, которые различаются по природе присоединенных к ним олигосахаридов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хафт, Дэниел Х. (2011). «Биоинформатические доказательства широко распространенного, продуцируемого рибосомами предшественника переносчика электронов, его белков созревания и его окислительно-восстановительных партнеров никотинопротеина» . БМК Геномика . 12:21 . дои : 10.1186/1471-2164-12-21 . ПМК 3023750 . ПМИД 21223593 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Пенья-Ортис Л., Граса А.П., Го Х., Брага Д., Кёльнер Т.Г., Регештейн Л.; и др. (2020). «Выяснение структуры окислительно-восстановительного кофактора микофактоцина выявило олигогликозилирование с помощью MftF» . Хим. наука . 11 (20): 5182–5190. дои : 10.1039/d0sc01172j . ПМЦ 7491314 . ПМИД 33014324 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хафт Д.Х., Пирс П.Г., Мэйклин С.Дж., Салливан А., Гардберг А.С., Абендрот Дж. и др. (2017). «Микофактоцин-ассоциированные микобактериальные дегидрогеназы с необменными кофакторами НАД» . Научный представитель . 7 : 41074. Бибкод : 2017NatSR...741074H . дои : 10.1038/srep41074 . ПМК 5264612 . ПМИД 28120876 .
- ^ Хафт, Дэниел Х. (2014). «Использование сравнительной геномики для новых открытий в микробиологии» . Curr Opin Микробиол . 23 : 189–96. дои : 10.1016/j.mib.2014.11.017 . ПМЦ 4325363 . ПМИД 25617609 .
- ^ Брюндер, Северная Каролина; Бандарян, В (2016). «Радикальный S-аденозил-1-метиониновый фермент MftC катализирует окислительное декарбоксилирование С-конца пептида MftA» . Биохимия . 55 (20): 2813–6. doi : 10.1021/acs.biochem.6b00355 . ПМЦ 5331333 . ПМИД 27158836 .
- ^ Халиуллин, Б; Аггарвал, П; Бубас, М; Итон, Греция; Итон, СС; Лэтэм, Дж. А. (2016). «Биосинтез микофактоцина: модификация пептида MftA радикальным S-аденозилметиониновым белком MftC» . ФЭБС Летт . 590 (16): 2538–2548. дои : 10.1002/1873-3468.12249 . ПМИД 27312813 . S2CID 29288092 .
- ^ Халиуллин Б., Айикпо Р., Таттл М., Лэтэм Дж.А. (2017). «Механистическое объяснение микофактоцин-биосинтетического радикального белка S-аденозилметионина, MftC» . J Биол Хим . 292 (31): 13022–13033. дои : 10.1074/jbc.M117.795682 . ПМК 5546040 . ПМИД 28634235 .
- ^ Брюндер Н.А., Бандарян В. (2017). «Гомолог креатининазы MftE из Mycobacterium smegmatis катализирует реакцию расщепления пептида при биосинтезе нового рибосомально синтезируемого посттрансляционно модифицированного пептида (RiPP)» . J Биол Хим . 292 (10): 4371–4381. дои : 10.1074/jbc.M116.762062 . ПМЦ 5354501 . ПМИД 28077628 .
- ^ Айикпое Р.С., Латам Дж.А. (2019). «MftD катализирует образование биологически активного редокс-центра при биосинтезе рибосомально синтезируемого и посттрансляционно модифицированного редокс-кофактора микофактоцина» . J Am Chem Soc . 141 (34): 13582–13591. дои : 10.1021/jacs.9b06102 . ПМК 6716157 . ПМИД 31381312 .