Los péptidos ribosómicamente sintetizados y postraduccionalmente modificados ( RiPP ), también conocidos como productos naturales ribosómicos , son una clase diversa de productos naturales de origen ribosómico . [1] Compuesto por más de 20 subclases, los RiPP son producidos por una variedad de organismos , incluidos procariotas , eucariotas y arqueas , y poseen una amplia gama de funciones biológicas .
Como consecuencia de la caída del costo de la secuenciación del genoma y el consiguiente aumento de los datos genómicos disponibles, el interés científico en las RiPP ha aumentado en las últimas décadas. Debido a que las estructuras químicas de los RiPP son más predecibles a partir de datos genómicos que otros productos naturales (por ejemplo , alcaloides , terpenoides ), su presencia en organismos secuenciados puede, en teoría, identificarse rápidamente. Esto convierte a los RiPP en un objetivo atractivo para los esfuerzos modernos de descubrimiento de productos naturales.
Definición
Ripps consistir en cualquier péptidos (es decir, peso molecular por debajo de 10 kDa) que son ribosomally producen y se someten a un cierto grado de enzimática modificación post-traduccional . Esta combinación de traducción y modificación de péptidos se denomina "síntesis de péptidos post-ribosomales" (PRPS) en analogía con la síntesis de péptidos no ribosómicos (NRPS).
Históricamente, las subclases actuales de RiPP se estudiaron individualmente y las prácticas comunes en la nomenclatura variaron en consecuencia en la literatura. Más recientemente, con el advenimiento de la secuenciación amplia del genoma, se ha descubierto que estos productos naturales comparten un origen biosintético común . En 2013, un gran grupo de investigadores en el campo acordaron y publicaron un conjunto de pautas de nomenclatura uniforme . [1] Antes de este informe, Ripps fueron remitidos a por una variedad de denominaciones, incluyendo péptidos enviar-ribosomal , productos naturales ribosomal , y péptidos ribosomal .
El acrónimo "Ripp" es sinónimo de " ri bosomally sintetizada y p ost de la traducción modificada p eptide".
Prevalencia y aplicaciones
Los RiPP constituyen una de las principales superfamilias de productos naturales , como alcaloides , terpenoides y péptidos no ribosomales , aunque tienden a ser grandes, con pesos moleculares comúnmente superiores a 1000 Da . [1] El advenimiento de los métodos de secuenciación de próxima generación ha hecho de la extracción del genoma de RiPP una estrategia común. [2] En parte debido a su mayor descubrimiento y la hipotética facilidad de ingeniería , el uso de RiPP como fármacos está aumentando. Aunque son péptidos ribosomales en su origen, los RiPP se clasifican típicamente como moléculas pequeñas en lugar de biológicos debido a sus propiedades químicas, como peso molecular moderado y hidrofobicidad relativamente alta .
Los usos y actividades biológicas de los RiPP son diversos.
Ripps en uso comercial incluye nisina , un alimento conservante , tioestreptona , un veterinario antibiótico tópico , y Nosiheptide y duramicina, que son de origen animal aditivos para piensos . La faloidina funcionalizada con un fluoróforo se utiliza en microscopía como colorante debido a su alta afinidad por la actina . Anantin es un RiPP utilizado en biología celular como inhibidor del receptor del péptido natriurético auricular . [3]
Un RiPP derivatizado en ensayos clínicos es LFF571. LFF571, un derivado del tiopéptido GE2270-A, completó los ensayos clínicos de fase II para el tratamiento de infecciones por Clostridium difficile , con una seguridad y eficacia comparable a la de la vancomicina . [4] [5] También recientemente en ensayos clínicos fue el NVB302 (un derivado del lantibiótico actagardina) que se usa para el tratamiento de la infección por Clostridium difficile . [6] Duramicina ha completado los ensayos clínicos de fase II para el tratamiento de la fibrosis quística . [7]
Otros bioactivos Ripps incluyen los antibióticos cyclothiazomycin y bottromycin , el antibiótico de espectro ultra-estrecho plantazolicin , y la citotoxina patellamide A . La estreptolisina S, el factor de virulencia tóxico de Streptococcus pyogenes , también es una RiPP. Además, la propia hormona tiroidea humana es una RiPP debido a su origen biosintético como tiroglobulina .
Clasificaciones
Amatoxinas y falotoxinas
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Las amatoxinas y falotoxinas son productos naturales de 8 y 7 miembros, respectivamente, caracterizados por la ciclación de N a C además de un motivo de triptatiónina derivado de la reticulación de Cys y Trp. [8] [9] Las amatoxinas y falotoxinas también difieren de otras RiPP en función de la presencia de una secuencia de reconocimiento C-terminal además del péptido líder N-terminal. La α-amanitina , una amatoxina, tiene varias modificaciones postraduccionales además de la macrociclización y la formación del puente de triptationina: la oxidación de la triptationina conduce a la presencia de un sulfóxido y numerosas hidroxilaciones decoran el producto natural. Como amatoxina, la α-amanitina es un inhibidor de la ARN polimerasa II . [10]
Bottromicinas
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Las bottromicinas contienen un tiazol descarboxilado C-terminalademás de una amidina macrocíclica. [11]
Actualmente existen seis compuestos de bottromicina conocidos, que difieren en el grado de metilación de la cadena lateral, una característica adicional de la clase de bottromicina. Se requirió la síntesis total de bottromicina A2 para determinar definitivamente la estructura de la primera bottromicina. [11]
Hasta ahora, se han identificado en el género Streptomyces agrupaciones de genes que se predice que producirán bottromicinas . Las bottromicinas se diferencian de otras RiPP en que no existe un péptido líder N-terminal. Por el contrario, el péptido precursor tiene una extensión C-terminal de 35-37 aminoácidos, hipotetizada para actuar como una secuencia de reconocimiento para la maquinaria postraduccional. [12]
Cianobactinas
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Las cianobactinas son diversos metabolitos de las cianobacterias con macrocilización de N a C de una cadena de 6 a 20 aminoácidos. Las cianobactinas son productos naturales aislados de las cianobacterias y se cree que cerca del 30% de todas las cepas de cianobacterias contienen grupos de genes de cianobacterias. [13] Sin embargo, aunque hasta ahora todas las cianobactinas se atribuyen a las cianobacterias, existe la posibilidad de que otros organismos puedan producir productos naturales similares.
El péptido precursor de la familia de las cianobactinas se denomina tradicionalmente gen "E", mientras que los péptidos precursores se denominan gen "A" en la mayoría de los grupos de genes RiPP. "A" es una serina proteasa implicada en la escisión del péptido líder y la posterior macrociclización del péptido producto natural, en combinación con un homólogo de serina proteasa adicional, codificado por el gen "G". Los miembros de la familia de las cianobactinas pueden portar tiazolinas / oxazolinas, tiazoles / oxazoles y metilaciones dependiendo de enzimas de modificación adicionales. Por ejemplo, quizás la cianobactina más famosa es la patelamida A , que contiene dos tiazoles, una metiloxazolina y una oxazolina en su estado final, un macrociclo derivado de 8 aminoácidos.
Lantipéptidos
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Los lantipéptidos son una de las familias de RiPP mejor estudiadas. La familia se caracteriza por la presencia de residuos de lantionina (Lan) y 3-metillationina (MeLan) en el producto natural final. Hay cuatro clases principales de lantipéptidos, delineadas por las enzimas responsables de la instalación de Lan y MeLan. La deshidratasa y la ciclasa pueden ser dos proteínas separadas o una enzima multifuncional. Anteriormente, los lantipéptidos se conocían como "lantipéptidos" antes de que se alcanzara un consenso en el campo. [1]
Los lantibióticos son lantipéptidos que tienen actividad antimicrobiana conocida. El miembro fundador de la familia de los lantipéptidos, la nisina , es un lantibiótico que se ha utilizado para prevenir el crecimiento de patógenos de origen alimentario durante más de 40 años. [14]
Péptidos de lazo
Los péptidos de lazo son péptidos cortos que contienen un "anillo" de macrociclo de macrolactama N-terminal a través del cual se enhebra una "cola" C-terminal lineal. [15] [16] Debido a esta topología de bucle enhebrado , estos péptidos se asemejan a los lazos , dando lugar a su nombre. Son miembros de una clase más amplia de estructuras de lazo basadas en aminoácidos . Además, los péptidos de lazo son formalmente rotaxanos .
El "anillo" N-terminal puede tener de 7 a 9 aminoácidos de longitud y está formado por un enlace isopéptido entre la amina N-terminal del primer aminoácido del péptido y la cadena lateral carboxilato de un residuo de aspartato o glutamato . La "cola" C-terminal varía de 7 a 15 aminoácidos de longitud. [15]
El primer aminoácido de los péptidos de lazo es casi invariablemente glicina o cisteína , y las enzimas conocidas no toleran las mutaciones en este sitio. [16] Por lo tanto, los enfoques basados en la bioinformática para el descubrimiento de péptidos de lazo han utilizado esto como una restricción. [15] Sin embargo, recientemente se descubrieron algunos péptidos de lazo que también contienen serina o alanina como primer residuo. [17]
El enhebrado de la cola del lazo está atrapado por enlaces disulfuro entre los residuos de cisteína del anillo y la cola (péptidos de lazo de clase I), por efectos estéricos debido a residuos voluminosos en la cola (péptidos de lazo de clase II), o ambos (péptidos de lazo de clase III) . [16] La estructura compacta hace que los péptidos de lazo sean frecuentemente resistentes a las proteasas o al despliegue térmico . [dieciséis]
Péptidos lineales que contienen azol (in) e
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Los péptidos lineales que contienen azol (in) e (LAP) contienen tiazoles y oxazoles , o sus formas reducidas de tiazolina y oxazolina . Los (in) es de tiazol son el resultado de la ciclación de residuos de Cys en el péptido precursor, mientras que los (metil) oxazol (in) es se forman a partir de Thr y Ser. La formación de azol y azolina también modifica el residuo en la posición -1, o directamente C -terminal a Cys, Ser o Thr. Se requiere una deshidrogenasa en el grupo de genes LAP para la oxidación de azolinas a azoles.
Plantazolicin es un LAP con ciclación extensa. Dos conjuntos de cinco heterociclos confieren al producto natural una rigidez estructural y una actividad antibacteriana inusualmente selectiva. [18] La estreptolisina S (SLS) es quizás el LAP mejor estudiado y más famoso, en parte porque la estructura aún se desconoce desde el descubrimiento de SLS en 1901. Por lo tanto, mientras que el grupo de genes biosintéticos sugiere que SLS es un LAP, estructural falta confirmación.
Microcinas
Microcins son todos Ripps producidos por Enterobacteriaceae con un peso molecular <10 kDa. Muchos miembros de otras familias de RiPP, como la microcina B17 (LAP) y la microcina J25 (péptido Lasso) también se consideran microcinas. En lugar de clasificarse según las modificaciones postraduccionales o las enzimas modificadoras, las microcinas se identifican por el peso molecular, el productor nativo y la actividad antibacteriana. Las microcinas están codificadas por plásmidos o cromosomas, pero tienen actividad específica contra Enerobacteriaceae. Debido a que estos organismos también suelen ser productores de microcinas, el grupo de genes contiene no solo un péptido precursor y enzimas de modificación, sino también un gen de autoinmunidad para proteger la cepa productora y genes que codifican la exportación del producto natural.
Las microcinas tienen bioactividad contra las bacterias gramnegativas, pero generalmente muestran una actividad de espectro estrecho debido al secuestro de receptores específicos involucrados en el transporte de nutrientes esenciales.
Tiopeptidos
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La mayoría de los tiopéptidos caracterizados se han aislado de Actinobacteria. [19] Las características estructurales generales de los macrociclos de tiopéptidos son los aminoácidos deshidratados y los anillos de tiazol formados a partir de residuos de serina / treonina deshidratada y cisteína ciclada , respectivamente.
El macrociclo de tiopéptidos se cierra con un anillo portador de nitrógeno de seis miembros. El estado de oxidación y el patrón de sustitución del anillo nitrogenado determina la serie del producto natural tiopeptídico. [1] Si bien se desconoce el mecanismo de macrociclización, el anillo nitrogenado puede existir en los tiopéptidos como piperidina , deshidropiperidina o piridina completamente oxidada . Además, algunos tiopéptidos llevan un segundo macrociclo, que lleva un residuo de ácido quinaldico o ácido indólico derivado del triptófano . Quizás el tiopéptido mejor caracterizado, el tioestreptón A, contiene un anillo de deshidropiperidina y un segundo macrociclo que contiene ácido quinaldico. Cuatro residuos se deshidratan durante la modificación postraduccional y el producto natural final también contiene cuatro tiazoles y una azolina.
Otros RiPP
Los péptidos autoinductores (AIP) y los péptidos de detección de quórum se utilizan como moléculas de señalización en el proceso llamado detección de quórum . Los AIP se caracterizan por la presencia de un éster o tioéster cíclico , a diferencia de otros péptidos reguladores que son lineales. En los patógenos , los AIP exportados se unen a receptores extracelulares que desencadenan la producción de factores de virulencia . [20] En Staphylococcus aureus , los AIP se biosintetizan a partir de un péptido precursor compuesto por una región líder C-terminal, la región central y la región de la cola cargada negativamente que, junto con el péptido líder, se escinde antes de la exportación AIP. [21]
Los péptidos ciclados de cabeza a cola bacterianos se refieren exclusivamente a péptidos sintetizados ribosómicamente con 35-70 residuos y un enlace peptídico entre los extremos N y C, a veces denominados bacteriocinas , aunque este término se usa de manera más amplia. La naturaleza distintiva de esta clase no es solo el tamaño relativamente grande de los productos naturales, sino también las enzimas modificadoras responsables de la macrociclización. Otras RiPP cicladas de N-a-C, como las cianobactinas y las órbitas, tienen maquinaria biosintética especializada para la macrocilización de péptidos centrales mucho más pequeños. Hasta ahora, estas bacteriocinas se han identificado solo en bacterias Gram positivas . La enterocina AS-48 se aisló de Enterococcus y, al igual que otras bacteriocinas, es relativamente resistente a altas temperaturas, cambios de pH y muchas proteasas como resultado de la macrociclización. [22] Basado en estructuras de solución y alineamientos de secuencia, las bacteriocinas parecen adoptar estructuras tridimensionales similares a pesar de la poca homología de secuencia, lo que contribuye a la estabilidad y resistencia a la degradación.
Los conopéptidos y otros péptidos de toxoglosano son los componentes del veneno de los caracoles marinos depredadores, como los caracoles cono o Conus . [23] Los péptidos de veneno de los caracoles de cono son generalmente más pequeños que los que se encuentran en otros venenos de animales (10-30 aminoácidos frente a 30-90 aminoácidos) y tienen más enlaces cruzados de disulfuro . [23] Una sola especie puede tener 50-200 conopéptidos codificados en su genoma, reconocibles por una secuencia señal bien conservada. [1]
Los ciclótidos son RiPP con una ciclación de la cabeza a la cola y tres enlaces disulfuro conservadosque forman una estructura anudada llamadamotivo de nudo de cisteína cíclico . [24] [25] No se han observado otras modificaciones postraduccionales en los ciclótidos caracterizados, que tienen un tamaño de entre 28 y 37 aminoácidos. Los ciclótidos son productos naturales de plantas y los diferentes ciclótidos parecen ser específicos de la especie. Si bien se han informado muchas actividades para los ciclótidos, se ha planteado la hipótesis de que todas están unidas por un mecanismo común de unión y alteración de la membrana celular. [26]
Las glicocinas son RiPPS que son péptidos antimicrobianos glicosilados . Solo dos miembros se han caracterizado por completo, lo que hace que esta sea una pequeña clase de RiPP. [27] [28] La sublancina 168 y la glicocina F están ambas glicosiladas en Cys y, además, tienen enlaces disulfuro entre residuos de Cys no glicosilados. Si bien ambos miembros portan grupos S-glicosilo, las RiPP que portan carbohidratos con enlaces O o N también se incluirán en esta familia a medida que se descubran.
Las linaridinas se caracterizan por residuos de cisteína aminovinil C-terminal. Si bien esta modificación postraduccional también se observa en los lantipéptidos epidermina y mersacidina, las linaridinas no tienen residuos Lan o MeLan. Además, el resto de linaridina se forma a partir de la modificación de dos residuos de Cys, mientras que las cisteínas de lantipéptido aminovinil se forman a partir de Cys y deshidroalanina (Dha). [29] La primera linaridina que se caracterizó fue la cipemicina . [30]
Las microviridinas son trideca y tetradecapéptidos N- acetilados cíclicos con enlaces ω-éster y / o ω-amida. La formación de lactona a través de los grupos ω-carboxi glutamato o aspartato y el grupo ε-amino de la lisina forma macrociclos en el producto natural final.
Los orbitidos son péptidos ciclados de N a C derivados de plantas sin enlaces disulfuro. También denominados homomonociclopéptidos de tipo Caryophyllaceae, [31] los orbitidos tienen entre 5 y 12 aminoácidos de longitud y están compuestos principalmente de residuos hidrófobos. De manera similar a las amatoxinas y falotoxinas, las secuencias de genes de las órbitas sugieren la presencia de una secuencia de reconocimiento C-terminal. En la variedad de linaza Linum usitatissimum , se encontró un péptido precursor usando la búsqueda Blast que potencialmente contiene cinco péptidos centrales separados por supuestas secuencias de reconocimiento. [32]
Las proteínas llevan el nombre de "Proteus", un dios del mar griego que cambia de forma. Hasta ahora, los únicos miembros conocidos de la familia de las Proteusinas se llaman politeonamidas. Originalmente se suponía que eran productos naturales no ribosómicos debido a la presencia de muchos D-aminoácidos y otros aminoácidos no proteinogénicos . Sin embargo, un estudio metagenómico reveló que los productos naturales son la clase de RiPP más modificada conocida hasta la fecha. [33] Seis enzimas son responsables de instalar un total de 48 modificaciones postraduccionales en los péptidos precursores de politeonamida A y B, incluidas 18 epimerizaciones . Las politeonamidas son excepcionalmente grandes, ya que una sola molécula puede atravesar una membrana celular y formar un canal iónico . [34] [35]
Los sacipéptidos contienen enlaces intramoleculares entre el azufre de los residuos de Cys y el carbono α de otro residuo del péptido. Un número de péptidos no ribosómicos llevan la misma modificación. En 2003, se informó sobre el primer RiPP con un enlace azufre a carbono α cuando se determinó la estructura de la subtilosina A utilizando medios enriquecidos isotópicamente y espectroscopía de RMN . [36] En el caso de la subtilosina A, aislada de Bacillus subtilis 168 , los enlaces cruzados de Cα entre Cys4 y Phe31, Cys7 y Thr28, y Cys13 y Phe22 no son las únicas modificaciones postraduccionales; los extremos C y N forman un enlace amida , lo que da como resultado una estructura circular que está restringida conformacionalmente por los enlaces Cα. Sactipeptides con actividad antimicrobiana se refieren comúnmente como sactibiotics ( s ulfur a un lpha- c arbon un tibiotic ). [37]
Biosíntesis
Las RiPP se caracterizan por una estrategia biosintética común en la que los péptidos codificados genéticamente se someten a traducción y posterior modificación química mediante enzimas biosintéticas.
Características comunes
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Todas las RiPP se sintetizan primero en el ribosoma como péptido precursor . Este péptido consiste en un segmento de péptido central que típicamente está precedido (y ocasionalmente seguido) por un segmento de péptido líder y típicamente tiene una longitud de ~ 20-110 residuos . El péptido líder suele ser importante para permitir el procesamiento enzimático del péptido precursor a través de la ayuda en el reconocimiento del péptido central por enzimas biosintéticas y para la exportación celular . Algunas RiPP también contienen una secuencia de reconocimiento C-terminal del péptido central; estos están involucrados en la escisión y la ciclación . Además, las RiPP eucariotas pueden contener un segmento de señal del péptido precursor que ayuda a dirigir el péptido a los compartimentos celulares . [1]
Durante la biosíntesis de RiPP, el péptido precursor no modificado (que contiene un péptido central no modificado, UCP ) es reconocido y modificado químicamente secuencialmente por enzimas biosintéticas (PRPS). Los ejemplos de modificaciones incluyen deshidratación (es decir , lantipéptidos , tiopéptidos), ciclodeshidratación (es decir, tiopéptidos), prenilación (es decir, cianobactinas) y ciclación (es decir, péptidos de lazo), entre otros. El péptido precursor modificado resultante (que contiene un péptido central modificado, MCP ) se somete a proteólisis , en la que se eliminan las regiones no centrales del péptido precursor. Esto da como resultado el RiPP maduro . [1]
Nomenclatura
Los artículos publicados antes de un consenso reciente de la comunidad [1] emplean diferentes conjuntos de nomenclatura. El péptido precursor se ha denominado previamente prepéptido , prepropéptido o péptido estructural . El péptido líder se ha denominado propéptido , pro-región o región interviniente . Los términos alternativos históricos para el péptido central incluyen propéptido , péptido estructural y región de toxina (para los conopéptidos, específicamente). [1]
Características específicas de la familia
Lantipéptidos
Los lantipéptidos se caracterizan por la presencia de residuos de lantionina (Lan) y 3-metillationina (MeLan). Los residuos de Lan se forman a partir de un puente de tioéter entre Cys y Ser, mientras que los residuos de MeLan se forman a partir del enlace de Cys a un residuo de Thr. Las enzimas biosintéticas responsables de la instalación de Lan y MeLan primero deshidratan Ser y Thr a deshidroalanina (Dha) y deshidrobutirina (Dhb), respectivamente. La reticulación posterior del tioéter se produce mediante una adición de tipo Michael por Cys sobre Dha o Dhb. [38]
Se han designado cuatro clases de enzimas biosintéticas de lantipéptidos. [39] Los lantipéptidos de clase I tienen deshidratasas de lantipéptido dedicadas , llamadas enzimas LanB, aunque se utilizan designaciones más específicas para lantipéptidos particulares (por ejemplo, NisB es la nisina deshidratasa). Una ciclasa separada, LanC, es responsable del segundo paso en la biosíntesis de Lan y MeLan. Sin embargo, los lantipéptidos de clase II, III y IV tienen lantionina sintetasas bifuncionales en sus grupos de genes, lo que significa que una sola enzima lleva a cabo las etapas de deshidratación y ciclación. Las sintetasas de clase II, denominadas sintetasas LanM, tienen dominios de deshidratación N-terminales sin homología de secuencia con otras enzimas biosintéticas de lantipéptido; el dominio de ciclasa tiene homología con LanC. Las enzimas de clase III (LanKC) y IV (LanL) tienen dominios de cinasa central y de liasa N-terminal similares , pero divergen en los dominios de ciclación C-terminal: el dominio de ciclasa de LanL es homólogo a LanC, pero las enzimas de clase III carecen de unión al ligando de Zn dominios. [40]
Péptidos lineales que contienen azol (in) e
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El sello distintivo de la biosíntesis lineal del péptido que contiene azol (in) e (LAP) es la formación de heterociclos de azol (in) e a partir de los aminoácidos nucleofílicos serina , treonina o cisteína . [1] [41] Esto se logra mediante tres enzimas denominadas proteínas B, C y D; el péptido precursor se denomina proteína A, como en otras clases. [1]
La proteína C participa principalmente en el reconocimiento y la unión del péptido líder y, a veces, se denomina proteína de andamiaje. La proteína D es una ciclodehidratasa dependiente de ATP que cataliza la reacción de ciclodeshidratación, lo que da como resultado la formación de un anillo de azolina. Esto ocurre por la activación directa del carbonilo de la cadena principal de amida con ATP, lo que resulta en un consumo de ATP estequiométrico . [42] Las proteínas C y D están ocasionalmente presentes como una única proteína fusionada, como es el caso de la biosíntesis de tronamida. La proteína B es una deshidrogenasa dependiente de flavina mononucleótido (FMN) que oxida ciertos anillos de azolina en azoles .
La proteína B se denomina típicamente deshidrogenasa ; las proteínas C y D juntas forman la ciclodehidratasa , aunque la proteína D sola realiza la reacción de ciclodeshidratación. Los primeros trabajos sobre la microcina B17 adoptaron una nomenclatura diferente para estas proteínas, pero el campo ha adoptado un consenso reciente como se describe anteriormente. [1]
Cianobactinas
La biosíntesis de cianobactina requiere la escisión proteolítica de las porciones tanto N-terminal como C-terminal del péptido precursor. Las proteínas definitorias son, por tanto, una proteasa N-terminal , denominada proteína A, y una proteasa C-terminal , denominada proteína G. La proteína G también es responsable de la macrociclización .
En el caso de las cianobactinas, el péptido precursor se denomina péptido E. [1] Como mínimo, el péptido E requiere una región del péptido líder, una región central (estructural) y secuencias de reconocimiento de proteasa N-terminal y C-terminal. A diferencia de la mayoría de las RiPP, para las que un único péptido precursor codifica un único producto natural a través de un péptido de núcleo único, los péptidos de cianobactina E pueden contener múltiples regiones del núcleo; incluso pueden estar presentes múltiples péptidos E en un solo grupo de genes. [1] [43]
Muchas cianobactinas también sufren heterociclización por una heterociclasa (denominada proteína D), instalando restos de oxazolina o tiazolina de residuos Ser / Thr / Cys antes de la acción de las proteasas A y G. [1] La heterociclasa es un homólogo de YcaO dependiente de ATP que se comporta bioquímicamente de la misma manera que las ciclodehidratasas del dominio YcaO en la biosíntesis de tiopéptido y péptido que contiene azol (in) e (LAP) lineal (descrita anteriormente).
Una modificación común es la prenilación de grupos hidroxilo por una proteína F preniltransferasa . La oxidación de heterociclos de azolina a azoles también se puede lograr mediante un dominio oxidasa ubicado en la proteína G. Inusual para los péptidos ribosomales , las cianobactinas pueden incluir D-aminoácidos ; estos pueden ocurrir adyacentes a residuos de azol o azolina. [1] Se desconocen las funciones de algunas proteínas que se encuentran comúnmente en los grupos de genes biosintéticos de cianobactina , las proteínas B y C.
Tiopeptidos
La biosíntesis de tiopéptidos implica una modificación particularmente extensa del armazón del péptido central. De hecho, debido a las estructuras altamente complejas de los tiopéptidos, se pensaba comúnmente que estos productos naturales eran péptidos no ribosomales . El reconocimiento del origen ribosómico de estas moléculas se produjo en 2009 con el descubrimiento independiente de los grupos de genes de varios tiopéptidos. [1] [44] [45] [46] [47]
La nomenclatura estándar para las proteínas biosintéticas de tiopéptidos sigue a la del grupo de genes de tiomuracina. [1] [46] Además del péptido precursor, denominado péptido A, la biosíntesis de tiopéptidos requiere al menos seis genes . Estos incluyen lanthipeptide-como deshidratasas , designados la B y las proteínas C, que instalan deshidroalanina restos y deshidrobutirina por deshidratación de Ser / Thr precursor residuos. Azol síntesis y azolina se efectúa por la proteína E, la deshidrogenasa , y la proteína G, la cyclodehydratase . El heterociclo que contiene nitrógeno es instalado por la proteína D ciclasa a través de una supuesta cicloadición [4 + 2] de restos de deshidroalanina para formar el macrociclo característico. [48] La proteína F es responsable de la unión del péptido líder. [49]
La biosíntesis de tiopéptidos es bioquímicamente similar a la de las cianobactinas, lantipéptidos y péptidos lineales que contienen azol (in) e (LAP). Al igual que con cyanobactins y vueltas, la síntesis de azol y azolina se produce a través de la acción de un ATP dependiente de YcaO - dominio cyclodehydratase. A diferencia de los LAP, donde la ciclodeshidratación se produce mediante la acción de dos proteínas distintas responsables de la unión del péptido líder y la catálisis ciclodehidratante , estas se fusionan en una sola proteína (proteína G) en la biosíntesis de cianobactina y tiopéptido. [1] Sin embargo, en los tiopéptidos, una proteína adicional, denominada proteína similar a Ocin-ThiF (proteína F), es necesaria para el reconocimiento del péptido líder y para el reclutamiento potencial de otras enzimas biosintéticas. [49]
Péptidos de lazo
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/2/20/Lasso-peptide-biosynthesis.png/300px-Lasso-peptide-biosynthesis.png)
La biosíntesis de péptidos de lazo requiere al menos tres genes, denominados proteínas A, B y C. [1] [15] El gen A codifica el péptido precursor, que es modificado por las proteínas B y C en el producto natural maduro. La proteína B es una cisteína proteasa dependiente de trifosfato de adenosina que escinde la región líder del péptido precursor. La proteína C muestra homología con la asparagina sintetasa y se cree que activa la cadena lateral del ácido carboxílico de un residuo de glutamato o aspartato mediante adenilación . La amina N-terminal formado por la proteína B (proteasa) reacciona entonces con esta cadena lateral activado para formar el macrociclo -Formar isopeptide enlace. Los pasos exactos y los intermediarios de reacción en la biosíntesis de péptidos de lazo siguen siendo desconocidos debido a las dificultades experimentales asociadas con las proteínas. [15] Comúnmente, la proteína B se conoce como la proteasa de lazo , y la proteína C se conoce como ciclasa de lazo .
Algunos grupos de genes biosintéticos de péptidos de lazo también requieren una proteína adicional de función desconocida para la biosíntesis. Además, los grupos de genes de péptidos de lazo generalmente incluyen un transportador ABC (proteína D) o una isopeptidasa , aunque estos no son estrictamente necesarios para la biosíntesis de péptidos de lazo y, a veces, están ausentes. [15] No estructura cristalina de rayos X se conoce todavía para cualquier proteína biosintética lasso péptido.
La biosíntesis de péptidos de lazo es particularmente interesante debido a la inaccesibilidad de la topología de lazo roscado a la síntesis de péptidos químicos .
Ver también
- Péptido no ribosómico
Referencias
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