stringtranslate.com

Сцитонемин

Сцитонемин — вторичный метаболит и пигмент внеклеточного матрикса (оболочки), синтезируемый многими штаммами цианобактерий , включая Nostoc , Scytonema , Calothrix , Lyngbya , Rivularia , Chlorogloeopsis и Hyella . [1] Цианобактерии, синтезирующие сцитонемин, часто обитают в сильно инсоляционных наземных, пресноводных и прибрежных средах, таких как пустыни, полупустыни, скалы, скалы, морские приливные отмели и горячие источники . [2]

Пигмент был первоначально обнаружен в 1849 году швейцарским ботаником Карлом Нэгели , [3] хотя структура оставалась неразгаданной до 1993 года. [4] Это ароматический индольный алкалоид , построенный из двух идентичных продуктов конденсации триптофан -ил- и тирозил -L-производных субъединиц, связанных между собой. через углерод-углеродную связь. [4] В зависимости от окислительно-восстановительных условий он может существовать в двух взаимопревращающихся формах: более распространенной окисленной желто-коричневой форме, которая нерастворима в воде и лишь слабо растворима в органических растворителях, таких как пиридин , и восстановленной форме с ярко-красным цветом. цвет, который лучше растворяется в органических растворителях. [5] Сцитонемин очень сильно и очень широко поглощает в УФ-С - УФ-В - УФ-А - фиолетовом - синем спектральном диапазоне, с максимальным поглощением in vivo при 370 нм и максимальным поглощением in vitro при 386 и 252 нм. и с меньшими пиками при 212, 278 и 300 нм. [6]

Считается, что сцитонемин действует как высокоэффективная защитная биомолекула ( солнцезащитный крем ), которая отфильтровывает вредные высокочастотные ультрафиолетовые лучи и в то же время обеспечивает пропускание длин волн, необходимых для фотосинтеза . [7] Его биосинтез у цианобактерий в основном запускается под воздействием длин волн УФ-А и УФ-В. [8] [9]

Недавно Курадо и его коллеги обнаружили, что цианобактериальные почвенные корки нагревают поверхность почвы на целых 10 °C за счет производства и накопления пигментов сцитонеминов. [10] Этот эффект обусловлен рассеиванием поглощенных фотонов молекулами сцитонемина в тепло .

Биосинтез

Биосинтез у Lyngbya aestuarii недавно исследовали Бальскас, Кейс и Уолш. Он протекает путем превращения L-триптофана в 3-индолпировиноградную кислоту с последующим связыванием с п -гидроксифенилпировиноградной кислотой . Циклизация полученной β-кетокислоты дает трициклический кетон. Окисление и димеризация дают готовый натуральный продукт. Необходимы три фермента биосинтеза сцитонемина, обозначенные как ScyA-C. [11]

Биосинтез сцитонемина у Lyngbya aestuarii.
Биосинтез сцитонемина у Lyngbya aestuarii . [11]

Рекомендации

  1. ^ Синха, Хадер (1 марта 2008 г.). «УФ-защита в цианобактериях». Наука о растениях . 174 (3): 278–289. doi :10.1016/j.plantsci.2007.12.004. ISSN  0168-9452.
  2. ^ Экология цианобактерий II - их разнообразие в космосе и | Брайан А. Уиттон | Спрингер. Спрингер. 2012. ISBN 978-94-007-3854-6.
  3. ^ Нэгели, Карл (1849). Gattungen einzelliger Algen физиологичный и систематический уход за больными. Библиотека MBLWHOI. Цюрих, Фридрих Шультесс.
  4. ^ аб Прото, П.Дж.; Гервик, Вашингтон; Гарсия-Пишель, Ф.; Кастенхольц, Р. (1993). «Структура сцитонемина, ультрафиолетового солнцезащитного пигмента из оболочек цианобактерий». Эксперименты . 49 (9): 825–9. дои : 10.1007/BF01923559. PMID  8405307. S2CID  22975257.
  5. ^ Гарсия-Пишель, Ферран; Кастенхольц, Ричард В. (1 июня 1991 г.). «Характеристика и биологическое значение сцитонемина, пигмента оболочки цианобактерий1». Журнал психологии . 27 (3): 395–409. Бибкод : 1991JPcgy..27..395G. дои : 10.1111/j.0022-3646.1991.00395.x. ISSN  1529-8817. S2CID  84058783.
  6. ^ Синха, Раджешвар; Клиш, М; Вайшампаян, Ахури; Хедер, Донат (1 ноября 1999 г.). «Биохимическая и спектроскопическая характеристика цианобактерии Lyngbya sp., обитающей на деревьях манго (Mangifera indica): наличие поглощающего ультрафиолет пигмента сцитонемина». Акта Протозоология . 38 : 291–298.
  7. ^ Экеберг, Андреас; Сандин, Питер; Мортенссон, Джеркер (25 ноября 2015 г.). «О фотостабильности сцитонемина, его аналогов и их мономерных аналогов». Фотохимические и фотобиологические науки . 14 (12): 2179–2186. дои : 10.1039/C5PP00215J. ISSN  1474-9092. PMID  26452010. S2CID  23558706.
  8. ^ Соррелс, Карла М.; Прото, Филип Дж.; Гервик, Уильям Х. (15 июля 2009 г.). «Организация, эволюция и анализ экспрессии биосинтетического кластера генов сцитонемина, цианобактериального пигмента, поглощающего УФ-излучение». Прикладная и экологическая микробиология . 75 (14): 4861–4869. Бибкод : 2009ApEnM..75.4861S. дои :10.1128/AEM.02508-08. ISSN  0099-2240. ПМК 2708446 . ПМИД  19482954. 
  9. ^ Растоги, Раджеш П.; Инчароэнсакди, Аран (1 января 2014 г.). «Характеристика соединений, экранирующих УФ-излучение, микоспориноподобных аминокислот и сцитонемина в цианобактерии Lyngbyasp. CU2555». ФЭМС Микробиология Экология . 87 (1): 244–256. Бибкод : 2014FEMME..87..244R. дои : 10.1111/1574-6941.12220 . ISSN  0168-6496. ПМИД  24111939.
  10. ^ Курадо, Эстель; Караоз, Улас; Лим, Сяо Цзянь; Роша, Улиссес Нуньес да; Нортен, Трент; Броди, Эоин; Гарсиа-Пишель, Ферран (20 января 2016 г.). «Бактерии повышают температуру поверхности почвы засушливых земель за счет производства солнцезащитных кремов». Природные коммуникации . 7 : 10373. Бибкод : 2016NatCo...710373C. дои : 10.1038/ncomms10373. ПМЦ 4735820 . ПМИД  26785770. 
  11. ^ аб Балскус, Эмили П.; Кейс, Ребекка Дж.; Уолш, Кристофер Т. (2011). «Биосинтез цианобактериального солнцезащитного сцитонемина в приливных сообществах микробных матов» (PDF) . ФЭМС Микробиология Экология . 77 (2): 1–11. Бибкод : 2011FEMME..77..322B. дои : 10.1111/j.1574-6941.2011.01113.x. ПМК 3134115 . ПМИД  21501195.