Піовердини

Піовердини
Властивості
Молекулярна формула	C56H88N18O22
Молярна маса	1365,41 г/моль
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Піоверди́ни — загальна назва для групи флуоресцентних сидерофорів які продукуються бактеріями з роду Pseudomonadaceae, зокрема Pseudomonas aeruginosa. Характерною особливістю піовердинів є флуоресція що спостерігається під дією ультрафіолетового випромінювання. Також, наявність піовердинів надає колоніям бактерій характерний зелено-жовтий колір. Як і інші сидерофори, піовердини є низькомолекулярними хімічними сполуками, метаболітами небілкової і непорфіринової природи, що здатні до високоспецифічного зв'язування із іонами заліза (Fe(III)). Піовердини є важливими факторами вірулентності та є критично необхідними для розвитку бактеріальної інфекції в модельних організмах. Бактерії використовують піовердини щоб отримувати необхідне для біохімічних процесів залізо із навколишнього середовища. Окрім цього, піовердини беруть участь у регуляції інших факторів вірулентності, включаючи екзотоксин А і протеаза PrpL, сприяють утворенню бактеріальних плівок, а також є токсинами самі по собі.

Біологічна роль

Як і більшість сидерофорів, піовердини синтезються та секретуються у навколишнє середовище, коли внутрішньоклітинна концентрація заліза опускається нижче певного рівня. Хоча залізо є четвертим найпоширенішим елементом земної кори, розчинність біологічно-важливих похідних заліза є надзвичайно низькою і в цілому недостатня для потреб більшості (але не всіх) мікроорганізмів. Сидерофори, які, як правило, гарно розчинняються у воді та мають надзвичайно високу спорідненість до іонів заліза (III) (константа стійкості деяких комплексів може бути більше 10^32 М^−1, допомагають збільшити біодоступність заліза шляхом екстракції його у водне середовище. Після цього, спеціальні транспортні білки закачують сидерофор-залізний комплекс всередину бактеріальної клітини.

Структура та хімічні властивості

Структура

Відомо понад 100 піовердинів які продукуються різними бактеріальними штамами. Всі відомі представники мають наступну загальну архітектуру

1. гетероциклічний хромофор — залишок дигідроксихіноліну
2. поліпептидний фрагмент що складається з 6-14 амінокислот у формі L- і D-ізомерів, деякі з яких додатково модифіковані
3. залишок однієї з α-кетокислот циклу трикарбонових кислот.

Різні піовердини відрізняються одне від одного головним чином розміром і хімічною будовою пептидного ланцюга.

Хімічні властивості

Піовердини зв'язують іони Fe(III) в стехіометричному відношенні 1:1. Утворюванні комплекси мають константу стійкості комплексу 10^32 М^−1. Також піовердини можуть створювати комплекси з Alu, Gal, V і Cu.

Синтез

Хімічний синтез

Повний хімічний синтез піовердину що продукується поширеним лабораторним штамом P. aeruginosa PAO1 був реалізований за допомогою експериментальних методів твердофазного пептидного синтезу.[1] Загальний вихід синтезу був ~48%.

Застосування піовердинів

Бактерії роду Pseudomonas знайшли застосування в рослинництві в тому числі завдяки синтезу піовердину. По-перше, багато видів рослин можуть використовувати бактерійні комплекси піовердину-Fe(III). По-друге, успішно конкуруючи за залізо в середовищі, бактерії стримують розвиток фітопатогенних грибів.

Йдуть дослідження з використання піовердину в антибіотиковій терапії бактерійних інфекцій. Сідероміцини є ковалентними поєднаннями сідерофору з антибіотиком, які специфічно розпізнаються рецепторами зовнішньої мембрани. Це дозволяє значно підвищити біологічну активність антибіотику завдяки збільшенню його транспорту всередину патогенної бактерії.

Примітки

1. Mashiach, Roi; Meijler, Michael M. Total synthesis of pyoverdin D // Organic Letters. — 2013. — Т. 15, № 7. — С. 1702–1705. — DOI:10.1021/ol400490s.

Література

• Urszula Jankiewicz. Charakterystyka i znaczenie piowerdyn bakterii z rodzaju Pseudomonas // Post. mikrobiol., 2009, T. 48, zeszyt 4, 243—254.
• Mislin G. L., Schalk I.J. Siderophore-dependent iron uptake systems as gates for antibiotic Trojan horse strategies against Pseudomonas aeruginosa // Metallomics, 2004 Mar; 6 (3): 408-20
• Nagata T., Oobo T., Aozasa O. Efficacy of a bacterial siderophore, pyoverdine, to supply iron to Solanum lycopersicum plants. // J. Biosci Bioeng. 2013 Jun; 115 (6): 686-90
• Cornelis P., Hettiarachi S., Muunga X. et al. Disease-suppression by Pseudomonas in the Ciser-Fusarium system // Physiol. plant., 1990. Vol. 79, #2, pt.2. P.102.