Коэнзим F 420 — это семейство коферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях у ряда бактерий и архей. Он получен из кофермента F O ( 7,8-дидеметил-8-гидрокси-5-деазарибофлавин ) и отличается наличием олигоглутамильного хвоста, присоединенного через мостик 2-фосфо-L-лактата. F 420 так назван, потому что он является производным флавина с максимумом поглощения при 420 нм.
F 420 был первоначально обнаружен в метаногенных археях [1] и в актиномицетах (особенно в микобактериях ). [2] Сейчас известно, что он также используется цианобактериями и почвенными протеобактериями, хлорофлексами и фирмикутами. [3] Эукариоты, включая плодовую мушку Drosophila melanogaster и водоросли Ostreococcus tauri, также используют кофермент F O . [4]
F 420 структурно похож на FMN , но каталитически он похож на NAD и NADP : он имеет низкий окислительно-восстановительный потенциал и всегда переносит гидрид . В результате он не только является универсальным кофактором в биохимических реакциях, но и рассматривается как потенциальный промышленный катализатор. Подобно FMN, он имеет два состояния: одно восстановленное состояние, обозначенное как F 420 -H 2 , и одно окисленное состояние, обозначенное просто как F 420 . [5] F O имеет во многом схожие окислительно-восстановительные свойства, но не может нести электрический заряд и в результате, вероятно, медленно просачивается через клеточную мембрану. [3]
Возможны несколько молекул F 420 , различающихся длиной олигоглутамильного хвоста; F 420 -2, например, относится к версии с двумя присоединенными глутамильными единицами. Типичные длины от 4 до 9. [3]
Биосинтез
Коэнзим F 420 синтезируется многоступенчатым путем:
Коэнзим F420-1:гамма-L-глутаматлигаза (другая часть FbiB ) помещает остаток гамма-глутамата на конец -COOH, образуя коэнзим F 420 -2, конечное соединение (в его окисленной форме). Также отвечает за добавление дополнительных единиц.
Длинный список других ферментов использует F 420 для окисления (дегидрирования) или F 420 -H 2 для восстановления субстратов. [5]
Клиническая значимость
Деламанид , препарат, используемый для лечения туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (MDRTB) в сочетании с другими противотуберкулезными препаратами, активируется в микобактерии деазафлавин-зависимой нитроредуктазой ( Ddn ), ферментом, который использует дигидро-F 420 (восстановленная форма). Активированная форма препарата является высокореактивной и атакует ферменты синтеза клеточной стенки, такие как DprE2 . Претоманид действует таким же образом. Клинические изоляты, устойчивые к этим двум препаратам, как правило, имеют мутации в биосинтетическом пути для F 420. [9]
^ Deppenmeier U (сентябрь 2002 г.). «Редокс-управляемая транслокация протонов в метаногенных археях». Cellular and Molecular Life Sciences . 59 (9): 1513–33. doi :10.1007/s00018-002-8526-3. PMC 11337502 . PMID 12440773. S2CID 23199201.
^ Selengut JD, Haft DH (ноябрь 2010 г.). «Неожиданное обилие ферментов, зависимых от кофермента F(420), в Mycobacterium tuberculosis и других актинобактериях». Журнал бактериологии . 192 (21): 5788–98. doi :10.1128/JB.00425-10. PMC 2953692. PMID 20675471 .
^ ab Glas AF, Maul MJ, Cryle M, Barends TR, Schneider S, Kaya E, Schlichting I, Carell T (июль 2009 г.). «Архейный кофактор F0 — это хромофор антенны, собирающей свет, у эукариот». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (28): 11540–5. Bibcode : 2009PNAS..10611540G. doi : 10.1073/pnas.0812665106 . PMC 2704855. PMID 19570997 .
^ abc Гринтер, Риз; Грининг, Крис (8 сентября 2021 г.). «Кофактор F420: расширенный взгляд на его распределение, биосинтез и роль в бактериях и археях». Обзоры микробиологии FEMS . 45 (5). doi : 10.1093/femsre/fuab021 . PMC 8498797. PMID 33851978.
^ Fox JA, Livingston DJ, Orme-Johnson WH, Walsh CT (июль 1987 г.). «8-гидрокси-5-деазафлавин-восстанавливающая гидрогеназа из Methanobacterium thermoautotrophicum: 1. Очистка и характеристика». Биохимия . 26 (14): 4219–27. doi :10.1021/bi00388a007. PMID 3663585.
^ Hagemeier CH, Shima S, Thauer RK, Bourenkov G, Bartunik HD, Ermler U (октябрь 2003 г.). «Коэнзим F420-зависимая метилентетрагидрометаноптериндегидрогеназа (Mtd) из Methanopyrus kandleri: метаногенный фермент с необычной четвертичной структурой». Журнал молекулярной биологии . 332 (5): 1047–57. doi :10.1016/S0022-2836(03)00949-5. PMID 14499608.
^ te Brömmelstroet BW, Geerts WJ, Keltjens JT, van der Drift C, Vogels GD (сентябрь 1991 г.). «Очистка и свойства 5,10-метилентетрагидрометаноптерин дегидрогеназы и 5,10-метилентетрагидрометаноптерин редуктазы, двух коферментных ферментов F420, из Methanosarcina barkeri». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1079 (3): 293–302. doi :10.1016/0167-4838(91)90072-8. PMID 1911853.
^ Абрахамс, Кэтрин А.; Батт, Сара М.; Гурча, Судагар С.; Вирапен, Натача; Башири, Гадер; Бесра, Гурдьял С. (28 июня 2023 г.). «DprE2 — молекулярная мишень противотуберкулезных нитроимидазольных соединений претоманида и деламанида». Nature Communications . 14 (1): 3828. Bibcode :2023NatCo..14.3828A. doi : 10.1038/s41467-023-39300-z . PMC 10307805 . PMID 37380634.
