Атроментин — природное химическое соединение, обнаруженное в грибах Agaricomycetes порядков Agaricales и Thelephorales . Его также можно получить путем лабораторного синтеза . [1] Химически это полифенол и бензохинон . [2]
Атроментин обнаружен в культурах Clitocybe subilludens [3] и в экстрактах Hydnellum peckii . Первые ферменты его биосинтеза охарактеризованы у Tapinella panuoides . [4] Один из них называется атроментинсинтетаза. [5]
Ряд потенциальных биологических активностей атроментина был изучен in vitro . Атроментин обладает антибактериальной активностью in vitro , ингибируя фермент еноилацил-протеин-переносчик редуктазу (необходимый для биосинтеза жирных кислот ) у бактерий Streptococcus pneumoniae . [6] Доказано, что атроментин является стимулятором гладких мышц . [7] Он также индуцирует апоптоз в изолированных клетках лейкемии человека U937 . [8] Это также антикоагулянт . [9]
Атроментин биосинтезируется из двух единиц 4-гидроксифенилпировиноградной кислоты (4-HPP) с помощью нерибосомального пептидсинтетазоподобного фермента (атроментинсинтетаза), содержащего доменную архитектуру аденилирование-тиолирование-тиоэстераза (AT-TE). 4-HPP образуется в результате дезаминирования с помощью аминотрансферазы. Генетическая основа этих двух генов кластеризована (т.е. расположена рядом друг с другом). Эти ферменты были впервые охарактеризованы у Tapinella panuoides путем сверхэкспрессии соответствующих генов (AtrA и AtrD) в E. coli и инкубации голофермента с 4-HPP для наблюдения за образованием атроментина. [4] За этим последовала характеристика фермента GreA в Suillus grevillei , [10] шести (InvA1-6, из которых InvA1, 2 и 5 были функциональными) в Paxillus involutus , [11] и NPS3 из Serpula lacrymans . [12] [13] Кроме того, существует еще один соседний и консервативный ген, кодирующий алкогольдегидрогеназу/оксидоредуктазу, функция которой неясна. В большинстве случаев кластерные гены биосинтеза обнаруживаются ортологичными у базидиомицетов. Был обнаружен общий промоторный мотив, общий для атроментинсинтетазы и аминотрансферазы 23 различных базидиомицетов, продуцирующих атроментин, который почти во всех случаях отсутствовал у алкогольдегидрогеназы, что указывает на совместную регуляцию двух основных генов, которые обеспечивают продукцию атроментина с помощью общего фактора транскрипции. . [12] [14] Были идентифицированы дополнительные промоторные мотивы, предшествующие генам атроментина эктомикоризы, которые отсутствовали у коричневых гнилей, что указывает на различную генетическую регуляцию атроментина. [14] Гены атроментинсинтетазы и аминотрансферазы S. lacrymans активировались во время совместной инкубации с бактериями. [14]
Нерибосомальный пептидсинтетазоподобный фермент (атроментинсинтетаза), который симметрично конденсирует два мономера 4-HPP, имеет домен аденилирования, который принимает субстраты перед катализом. Акцепторный домен содержит код из 10 аминокислот, известный как нерибосомальный код (код NRPS). Здесь используется пример атроментинсинтетазы Suills grevillei , GreA. Код находится в положениях аминокислот 235 (V), 236 (А), 239 (Е), 278 (F), 299 (S), 301 (G), 322 (G), 320 (А), 331 ( С), 517 (К). [10] Код соответствует атроментинсинтетазам S. lacrymans (NPS3), Tapinella panuoides (AtrA) и Paxillus involutus (InvAs). Точно так же код NRPS для производства атроментина поддерживает универсальный код для других соединений, производных ароматической альфа-кетокислоты, таких как соединения из L -фенилаланина, такого как ралфуранон B, через фенилпировиноградную кислоту и из L -триптофана, такого как дидеметиластеррихинон D, через индол-3-. пировиноградная кислота (обратите внимание, что атроментин получается из ароматической альфа-кетокислоты L-тирозина через 4-гидроксифенилпировиноградную кислоту). [ нужна цитата ]
Для InvA из Paxillus involutus общий аминокислотный мотив был также обнаружен в тиоэстеразном домене (последний домен), что подтверждает биохимические данные о том, является ли фермент функциональным для завершения образования атроментина или нет. [11]
Ароматическая аминокислота L -тирозин является предшественником 4-гидроксифенилпировиноградной кислоты, а 2 единицы 4-HPP конденсируются с образованием атроментина. Начальным этапом является дезаминирование с помощью аминотрансферазы. Второй этап катализируется нерибосомальным пептидсинтетазоподобным ферментом (NRPS-подобным, поскольку он не имеет канонического домена конденсации, называемым атроментин/хинонсинтетазой). Домен аденилирования этого NRPS-подобного фермента акцептирует 4-HPP, что определяется анализом обмена АТФ-PPi. Фермент, продуцируемый в E. coli , должен быть примирован к его голо-форме с помощью фосфопантетеинилтрансферазы (Ppant), хотя E. coli может in vivo примировать апофермент (например, через EntD). Ppants успешно использовались на основе кДНК, полученной из A. nidulans (например, NpgA), Streptomyces verticillus (Svp) и Paxillus involutus (PptA). Несколько исследований, в частности, на бактерии Burkholderia thailandensis , проведенные Biggins et al., показали, что ген аминотрансферазы может отсутствовать, и эта активность может обеспечиваться посредством его первичного метаболизма. [ нужна цитата ]
Атроментин является предшественником различных других пигментов, включая пульвиновые кислоты, такие как вариегатовая кислота , ксерокоминовая кислота , гомоксерокомовая кислота, изоксерокомовая кислота , атроментиновая кислота , вариегаторубин , ксерокоморубин и другие модифицированные производные. Было обнаружено, что основные пигменты типа пульвиновой кислоты секретируются при совместной инкубации с бактериями или введении в среду с высоким содержанием органического азота (по сравнению с ростом на неиндуцирующей среде, содержащей неорганический азот). Диарилциклопентеноны включают инволютин, инволютон, гироциканин, гиропорин (окисленный вариант гироцианина), ангидроинволютин и шамониксин. Несмотря на структурное сходство, гревиллины (AD) происходят из 4-HPP, предшественника атроментина. Гревиллины являются хемотаксономическим маркером рода Suillus. Модификации атроментина включают лейкотроментин, лейкоментин-3, лейкоментин-4 и циклколеукомелон. Кроме того, телефоровая кислота является производным клады телефороидов. Различные ферменты, участвующие в образовании этих пигментов, помимо генетической и ферментативной основы производства его предшественника атроментина, неизвестны.
У Paxillus involutus в аннотированном геноме, доступном через портал JGI MycoCosm, были идентифицированы шесть нерибосомальных пептидсинтетазоподобных ферментов. Эти гены, названные InvA1,2,3,4,5 и 6, были сверхэкспрессированы в E. coli , и эти гены были охарактеризованы путем совместной инкубации апофермента с 4-HPP для определения образования атроментина, как было отмечено по его характеристике. УФ-Вид спектр и моноизотопная масса. Три из шести ферментов оказались функциональными. Это показало беспрецедентную избыточность продукции атроментина базидиомицетами. [11]