Ferricromo es un hexa- cíclico péptido que forma un complejo con átomos de hierro. Es un sideróforo compuesto por tres residuos de glicina y tres de ornitina modificada con grupos hidroxamato [-N (OH) C (= O) C-]. Los 6 átomos de oxígeno de los tres grupos hidroxamato se unen al Fe (III) en una coordinación octaédrica casi perfecta.
Ferricromo (palos) unido a un átomo de hierro (naranja) | |
Nombres | |
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Nombre IUPAC N - [3- [4,16-bis [3- [acetil (óxido) amino] propil] -2,5,8,11,14,17-hexaoxo-3,6,9,12,15,18- hexazaciclooctadec-1-il] propil] -N- oxidoacetamida; hierro (3+) | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.036.081 |
Número CE |
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PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 27 H 42 Fe N 9 O 12 | |
Masa molar | 740,529 g · mol −1 |
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 | |
Ferrichrome fue aislado por primera vez en 1952, se ha encontrado que es producido por hongos de los géneros Aspergillus , Ustilago y Penicillium . [1]
Función biológica
El ferricromo es un sideróforo, que son agentes quelantes de metales que tienen una masa molecular baja y son producidos por microorganismos y plantas que crecen en condiciones de bajo contenido de hierro. La función principal de los sideróforos es quelar el hierro férrico (Fe 3+ ) de los minerales insolubles del medio ambiente y ponerlo a disposición de las células microbianas y vegetales. El hierro es importante en las funciones biológicas, ya que actúa como catalizador en procesos enzimáticos, así como para la transferencia de electrones, la síntesis de ADN y ARN y el metabolismo del oxígeno. [2] Aunque el hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, [3] la biodisponibilidad del hierro en ambientes aeróbicos es baja debido a la formación de hidróxidos férricos insolubles. Bajo la limitación de hierro, las bacterias eliminan el hierro férrico (Fe 3+ ) regulando al alza la secreción de sideróforos para satisfacer sus necesidades nutricionales. [4] Estudios recientes han demostrado que el ferricromo se ha utilizado como molécula supresora de tumores producida por L. casei . El estudio del Departamento de Medicina y la Universidad Médica de Asahikawa sugiere que el ferricromo tiene un mayor efecto supresor de tumores que otros medicamentos que se usan actualmente para combatir el cáncer de colon, incluidos el cisplatino y el 5-fluoro-uracilo . Ferrichrome también tuvo un efecto menor sobre las células intestinales no cancerosas que los dos medicamentos para combatir el cáncer mencionados anteriormente. Se determinó que el ferricromo activaba las quinasas N-terminales C-Jun , que inducían la apoptosis . La inducción de la apoptosis por el ferricromo se reduce mediante la inhibición de la vía de señalización de la cinasa N-terminal c-jun. [5]
Consumo
El hierro es esencial para los procesos biológicos más importantes, como la síntesis de ADN y ARN, la glucólisis, la generación de energía, la fijación de nitrógeno y la fotosíntesis, por lo que la absorción de hierro del medio ambiente y su transporte al organismo son procesos vitales críticos para casi todos los organismos. [6] El problema es que cuando el hierro ambiental se expone al oxígeno, se mineraliza a su forma insoluble de oxihidróxido férrico que no puede transportarse a las células y, por lo tanto, no está disponible para su uso por la célula. [6] Para superar esto, las bacterias, los hongos y algunas plantas sintetizan sideróforos y los secretan en un ambiente extracelular donde puede ocurrir la unión del hierro. [6] Es importante tener en cuenta que los microbios producen su propio tipo de sideróforo para que no compitan con otros organismos por la absorción de hierro. [6] El ferricromo es un sideróforo único, que pertenece a la clase de hidroxamato (tris (hidroxamato)). [7] Tiene una afinidad de unión excepcionalmente alta de logβ 110 = 29,07 al hierro férrico en comparación con [Fe (edta)] , es decir, logβ 110 = 25,1 respectivamente. Esto indica que tiene una especificidad de Fe 3+ extremadamente alta y no se une a otros metales en alta concentración. [7] Por ejemplo, saccharomyces cerevisiae es una especie de levadura que puede captar el sideróforo unido al hierro a través de transportadores de la familia ARN. [7] [Fe 3+ (sideróforo)] (n-3) - se une a un receptor-transportador en la superficie celular y luego se toma. [7] No se comprende el mecanismo exacto por el que el hierro ingresa a la célula mediante estos transportadores, pero se sabe que una vez que ingresa a la célula se acumula en el citosol. [7] En saccharomyces cerevisiae , el ferricromo es absorbido específicamente por ARN1P ya que tiene 2 sitios de unión y el ferricromo puede ser el sitio de mayor afinidad a través de la endocitosis. [7] Los quelatos de ferricromo permanecen estables en la célula y permiten el almacenamiento de hierro, pero pueden movilizarse fácilmente para satisfacer las necesidades metabólicas de la célula. [7]
Receptor
E. coli tiene una proteína receptora llamada FhuA (hidroxamato férrico). [8]
FhuA's es un transportador y receptor acoplado a energía. [8] Es parte de las proteínas integrales de la membrana externa y trabaja junto con una proteína transductora de energía TonB. [9] Está involucrado en la absorción de hierro en el complejo con ferricromo mediante la unión y transporte de ferricromo-hierro a través de la membrana externa de la célula. [9]
Las cintas azules representan la pared de barril β que tiene 69 Å de largo x 40-45 Å de diámetro que representa los residuos del extremo C-terminal. Tiene 22 hebras β antiparalelas. La cinta amarilla en el centro es un "corcho" que es un dominio distinto para los residuos N-terminal. [9]
FhuA tiene una hebra L4 y su función es transportar ferricromo a la pared del barril β. El complejo ferricrómico se une firmemente tanto a la pared del barril β como al "corcho". [9] Como resultado, esta unión desencadena dos cambios de conformación clave en el complejo de hierro-ferricromo para transferir energía al corcho. Esta transferencia de energía da como resultado cambios conformacionales posteriores que transportan ferricromo de hierro al bolsillo periplásmico, lo que indica un estado de carga de ligando del receptor. [9] Estos cambios sutiles interrumpen la unión del hierro-ferricromo al corcho, lo que luego permite la penetración del ferricromo-hierro en una supuesta región de formación de canales. La pared interna del barril β proporciona una serie de sitios de unión débiles para tirar del ferricromo. [9] FhuD es una proteína de unión de alta afinidad en el bolsillo periplásmico que también ayuda en el transporte unidireccional a través de la envoltura celular. [9]
Ver también
Ferricromo A
Referencias
- ^ Ferrichrome Archivado el 13 de enero de 2010 en Wayback Machine , Museo Virtual de Minerales y Moléculas, Universidad de Wisconsin.
- ^ Ahmed E, Holmström SJ (mayo de 2014). "Sideróforos en la investigación ambiental: funciones y aplicaciones" . Biotecnología microbiana . 7 (3): 196–208. doi : 10.1111 / 1751-7915.12117 . PMID 24576157 .
- ^ Loper JE, Buyer JS (septiembre de 1990). "Sideróforos en interacciones microbianas en superficies vegetales". Interacciones moleculares planta-microbio . 4 : 5-13. doi : 10.1094 / mpmi-4-005 .
- ^ Chatterjee A, O'Brian MR (abril de 2018). "Rápida evolución de un sistema de adquisición de hierro bacteriano" . Microbiología molecular . 108 (1): 90–100. doi : 10.1111 / mmi.13918 . PMC 5867251 . PMID 29381237 .
- ^ Konishi H, Fujiya M, Tanaka H, Ueno N, Moriichi K, Sasajima J, et al. (Agosto de 2016). "El ferricromo derivado de probióticos inhibe la progresión del cáncer de colon a través de la apoptosis mediada por JNK" . Comunicaciones de la naturaleza . 7 : 12365. doi : 10.1038 / ncomms12365 . PMID 27507542 .
- ^ a b c d Hannauer M, Barda Y, Mislin GL, Shanzer A, Schalk IJ (marzo de 2010). "La vía de captación del ferricromo en Pseudomonas aeruginosa implica un mecanismo de liberación de hierro con acilación del sideróforo y reciclaje del desferricromo modificado" . Revista de bacteriología . 192 (5): 1212-20. doi : 10.1128 / JB.01539-09 . PMC 2820845 . PMID 20047910 .
- ^ a b c d e f g Moore RE, Kim Y, Philpott CC (mayo de 2003). "El mecanismo de transporte ferricrómico a través de Arn1p y su metabolismo en Saccharomyces cerevisiae" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (10): 5664–9. Código Bibliográfico : 2003PNAS..100.5664M . doi : 10.1073 / pnas.1030323100 . PMC 156258 . PMID 12721368 .
- ^ a b Braun V (junio de 2009). "FhuA (TonA), la carrera de una proteína" . Revista de bacteriología . 191 (11): 3431–6. doi : 10.1128 / JB.00106-09 . PMC 2681897 . PMID 19329642 .
- ^ a b c d e f g Ferguson AD, Hofmann E, Coulton JW, Diederichs K, Welte W (diciembre de 1998). "Transporte de hierro mediado por sideróforos: estructura cristalina de FhuA con lipopolisacárido unido" . Ciencia . 282 (5397): 2215–20. Código Bibliográfico : 1998Sci ... 282.2215F . doi : 10.1126 / science.282.5397.2215 . PMID 9856937 .