stringtranslate.com

Атроментин

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]

События

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]

Биологическая деятельность

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]

Генетическая и ферментативная основа атроментина

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 код аминокислот для биосинтеза

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]

Биосинтез атроментина

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 ]

Конгенеровые пигменты

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.

Избыточный биосинтез

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]

Рекомендации

  1. ^ Да, YQ; Кошино, Х.; Абэ, Н.; Накамура, Т.; Хасидзуме, Д.; Такахаши, С. (2010). «Синтез атроментина и его O-алкилированных натуральных продуктов». Бионауки, биотехнологии и биохимия . 74 (11): 2342–2344. дои : 10.1271/bbb.100451 . ПМИД  21071857.
  2. ^ Чандра, Соня; Де Мехия Гонсалес, Эльвира (2 июня 2004 г.). «Полифенольные соединения, антиоксидантная способность и хинонредуктазная активность водного экстракта Ardisia compressa по сравнению с чаями мате (Ilex paraguariensis) и зелеными (Camellia sinensis)». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 52 (11): 3583–3589. дои : 10.1021/jf0352632. ISSN  0021-8561. ПМИД  15161234.
  3. ^ Салливан, Г.; Гарретт, доктор медицинских наук; Ленехан, РФ (1971). «Наличие атроментина и телефоровой кислоты в культурах clitocybe subilludens». Журнал фармацевтических наук . 60 (11): 1727–1729. дои : 10.1002/jps.2600601134. ПМИД  4332377.
  4. ^ аб Шнайдер, П.; Бухиред, С.; Хоффмайстер, Д. (2008). «Характеристика генов и ферментов биосинтеза атроментина у гомобазидиомицета Tapinella panuoides ». Грибковая генетика и биология . 45 (11): 1487–1496. дои : 10.1016/j.fgb.2008.08.009. ПМИД  18805498.
  5. ^ Атроментинсинтетаза на www.uniprot.org
  6. ^ Чжэн CJ, Сон MJ, Ким WG (2006). «Атроментин и лейкомелон, первые ингибиторы, специфичные к еноил-АПБ-редуктазе (FabK) Streptococcus pneumoniae». Журнал антибиотиков . 59 (12): 808–12. дои : 10.1038/ja.2006.108 . ПМИД  17323650.
  7. ^ Салливан, Г.; Угадай, WL (1969). «Атроментин: стимулятор гладких мышц Clitocybe subilludens». Ллойдия . 32 (1): 72–75. ПМИД  5815216.
  8. ^ Атроментин-индуцированный апоптоз в клетках лейкемии человека U937. Ким Джин Хи и Чунг Хван Ли, Журнал микробиологии и биотехнологии, 2009, том. 19, №9, стр. 946-950, ИНИСТ  21945937
  9. ^ Ханна Дж.М., Мэлоун М.Х., Эйлер К.Л., Брэди Л.Р. (1965). «Атроментин – антикоагулянт из Hydnellum Diabolus ». Журнал фармацевтических наук . 54 (7): 1016–20. дои : 10.1002/jps.2600540714. ПМИД  5862512.
  10. ^ аб Ваклер, Барбара; Лакнер, Джеральд; Чуй, Йит Хенг; Хоффмайстер, Дирк (2012). «Характеристика хинонсинтетазы GreA Suillus grevillei поддерживает нерибосомальный код ароматических α-кетокислот». ХимБиоХим . 13 (12): 1798–804. дои : 10.1002/cbic.201200187. PMID  22730234. S2CID  10457901.
  11. ^ abc Брезель, Яна; Гетце, Себастьян; Шах, Фироз; Гейне, Дэниел; Таубер, Джеймс; Хертвек, Кристиан; Тунлид, Андерс; Столлфорт, Пьер; Хоффмайстер, Дирк (2015). «Три избыточные синтетазы обеспечивают производство редокс-активных пигментов в базидиомицете Paxillus involutus». Химия и биология . 22 (10): 1325–1334. doi :10.1016/j.chembiol.2015.08.016. ПМИД  26496685.
  12. ^ аб Таубер, Джеймс П; Шрёк, Волкер; Шелест, Екатерина; Брэхаге, Аксель А; Хоффмайстер, Дирк (2016). «Бактерии вызывают образование пигмента у базидиомицета Serpula lacrymans». Экологическая микробиология . 18 (12): 5218–5227. Бибкод : 2016EnvMi..18.5218T. дои : 10.1111/1462-2920.13558. ПМИД  27699944.
  13. ^ Иствуд, округ Колумбия; Флудас, Д; Биндер, М; Майчерчик, А; Шнайдер, П; Аэртс, А; Асьегбу, Ф.О; Бейкер, ЮВ; Барри, К; Бендиксби, М; Блюментритт, М; Коутиньо, премьер-министр; Каллен, Д; Де Врис, Р.П.; Гатман, А; Гуделл, Б; Генрисса, Б; Ихмарк, К; Каузеруд, Х; Колер, А; Лабутти, К; Лапидус, А; Лавин, Дж. Л.; Ли, Ю.-Х; Линдквист, Э; Лилли, В; Лукас, С; Морен, Э; Мюрат, К; и другие. (2011). «Машины, разрушающие стенки растительных клеток, лежат в основе функционального разнообразия лесных грибов». Наука . 333 (6043): 762–5. Бибкод : 2011Sci...333..762E. дои : 10.1126/science.1205411. PMID  21764756. S2CID  11022844.
  14. ^ abc Таубер, Джеймс П.; Гальегос-Монтерроса, Рамзес; Ковач, Акош Т.; Шелест, Екатерина; Хоффмайстер, Дирк (2018). «Различная регуляция пигмента у Serpula lacrymans и Paxillus involutus во время межцарственных взаимодействий» (PDF) . Микробиология . 164 (1): 65–77. дои : 10.1099/mic.0.000582 . ПМИД  29205129.