La enterobactina (también conocida como enteroquelina ) es un sideróforo de alta afinidad que adquiere hierro para los sistemas microbianos. Se encuentra principalmente en bacterias Gram-negativas , como Escherichia coli y Salmonella typhimurium . [1]
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido N , N ′, N ′ ′ - [(3 S , 7 S , 11 S ) -2,6,10-Trioxo-1,5,9-trioxaciclododecano-3,7,11-triil] tris (2,3 -dihidroxibenzamida) | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 30 H 27 N 3 O 15 | |
Masa molar | 669,55 g / mol |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La enterobactina es el sideróforo más fuerte conocido y se une al ion férrico (Fe 3+ ) con afinidad K = 10 52 M −1 . [2] Este valor es sustancialmente mayor que incluso algunos quelantes de metales sintéticos , como EDTA (K f, Fe3 + ~ 10 25 M −1 ). [3] Debido a su alta afinidad, la enterobactina es capaz de quelarse incluso en entornos donde la concentración de iones férricos se mantiene muy baja, como dentro de los organismos vivos. La enterobactina puede extraer hierro incluso del aire . [ cita requerida ] Las bacterias patógenas pueden robar hierro de otros organismos vivos utilizando este mecanismo, aunque la concentración de hierro se mantiene extremadamente baja debido a la toxicidad del hierro libre.
Estructura y biosíntesis
El ácido corísmico , un precursor de aminoácidos aromáticos , se convierte en ácido 2,3-dihidroxibenzoico (DHB) mediante una serie de enzimas , EntA, EntB y EntC. Entonces, EntD, EntE, EntF y EntB catalizan un enlace amida de DHB a L-serina . Tres moléculas del DHB-Ser formadas experimentan una ciclación intermolecular , produciendo enterobactina. [4] Aunque varios estereoisómeros son posibles debido a la quiralidad de los residuos de serina, solo el isómero Δ-cis es metabólicamente activo. [3] La primera estructura tridimensional de un complejo de enterobactina metálica se determinó como el complejo de vanadio (IV). [5] Aunque la enterobactina férrica eludió la cristalización durante mucho tiempo, su estructura tridimensional definitiva se obtuvo finalmente mediante cristalografía racémica, en la que los cristales de una mezcla 1: 1 de enterobactina férrica y su imagen especular (enantioenterobactina férrica) se cultivaron y analizaron mediante X- cristalografía de rayos. [6]
Mecanismo
La deficiencia de hierro en las células bacterianas desencadena la secreción de enterobactina en el entorno extracelular, provocando la formación de un complejo de coordinación " FeEnt " en el que el ión férrico se quela a la base conjugada de enterobactina. En Escherichia coli , la FepA en la membrana externa bacteriana permite la entrada de FeEnt al periplasma bacteriano . FepB, C, D y G participan en el transporte del FeEnt a través de la membrana interna por medio de un transportador de casete de unión a ATP . [4]
Debido a la extrema afinidad de unión al hierro de la enterobactina, es necesario escindir FeEnt con ferrienterobactina esterasa para eliminar el hierro. Esta degradación produce tres unidades de 2,3-dihidroxibenzoil-L-serina. La reducción del hierro (Fe 3+ a Fe 2+ ) ocurre junto con esta escisión, pero no se ha identificado ninguna enzima reductasa bacteriana FeEnt y el mecanismo de este proceso aún no está claro. [7] El potencial de reducción del complejo Fe 3+ / Fe 2+ –enterobactina depende del pH y varía de −0,57 V (frente a NHE ) a pH 6 a −0,79 V a pH 7,4 a −0,99 a valores de pH superiores a 10,4. [8]
Historia
La enterobactina fue descubierta por los grupos de Gibson y Neilands en 1970. [9] [10] Estos estudios iniciales establecieron la estructura y su relación con el ácido 2,3-dihidroxibenzoico.
Referencias
- ^ Dertz EA, Xu J, Stintzi A, Raymond KN (enero de 2006). "Transporte de hierro mediado por bacilibactina en Bacillus subtilis". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 128 (1): 22–3. doi : 10.1021 / ja055898c . PMID 16390102 .
- ^ Carrano CJ, Raymond KN (1979). "Agentes secuestrantes de iones férricos. 2. Cinética y mecanismo de eliminación de hierro de la transferrina por enterobactina y tricatecoles sintéticos". Mermelada. Chem. Soc. 101 (18): 5401–5404. doi : 10.1021 / ja00512a047 .
- ^ a b Walsh CT, Liu J, Rusnak F, Sakaitani M (1990). "Estudios moleculares sobre enzimas en el metabolismo del corismato y la vía biosintética de enterobactina". Revisiones químicas . 90 (7): 1105–1129. doi : 10.1021 / cr00105a003 .
- ^ a b Raymond KN, Dertz EA, Kim SS (abril de 2003). "Enterobactina: un arquetipo para el transporte de hierro microbiano" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (7): 3584–8. doi : 10.1073 / pnas.0630018100 . PMC 152965 . PMID 12655062 .
- ^ Karpishin TB, Raymond KN (1992). "La primera caracterización estructural de un complejo de metal-enterobactina: [V (enterobactina)] 2-". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 31 (4): 466–468. doi : 10.1002 / anie.199204661 .
- ^ Johnstone TC, Nolan EM (octubre de 2017). "Determinación de las estructuras moleculares de enterobactina férrica y enantioenterobactina férrica mediante cristalografía racémica" . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 139 (42): 15245-15250. doi : 10.1021 / jacs.7b09375 . PMC 5748154 . PMID 28956921 .
- ^ Ward TR, Lutz A, Parel SP, Ensling J, Gütlich P, Buglyó P, Orvig C (noviembre de 1999). "Un interruptor redox molecular a base de hierro como modelo para la liberación de hierro de enterobactina a través del modo de unión de salicilato". Química inorgánica . 38 (22): 5007–5017. doi : 10.1021 / ic990225e . PMID 11671244 .
- ^ Lee CW, Ecker DJ, Raymond KN (1985). "Química de coordinación de los compuestos de transporte de hierro microbiano. 34. La reducción dependiente del pH de la enterobactina férrica probada por métodos electroquímicos y sus implicaciones para el transporte de hierro microbiano". Mermelada. Chem. Soc. 107 (24): 6920–6923. doi : 10.1021 / ja00310a030 .
- ^ Pollack JR, Neilands JB (marzo de 1970). "Enterobactina, un compuesto de transporte de hierro de Salmonella typhimurium". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 38 (5): 989–92. doi : 10.1016 / 0006-291X (70) 90819-3 . PMID 4908541 .
- ^ O'Brien IG, Cox GB, Gibson F (marzo de 1970). "Compuestos biológicamente activos que contienen ácido 2,3-dihidroxibenzoico y serina formada por Escherichia coli". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Temas generales . 201 (3): 453–60. doi : 10.1016 / 0304-4165 (70) 90165-0 . PMID 4908639 .