Cianoficina

La cianoficina , también conocida como CGP (polipéptido de gránulos de cianoficina ) o multi -L-arginil-poli(ácido L-aspártico), es un polímero de aminoácidos no proteico , producido no ribosomalmente, compuesto por una cadena principal de ácido aspártico y grupos laterales de arginina .

La cianoficina fue detectada por primera vez en 1887 por el botánico italiano Antonino Borzì y se puede encontrar en la mayoría de las cianobacterias y algunas bacterias heterótrofas como Acinetobacter sp. ^{[ 1 ]} La cianoficina es en gran medida insoluble en condiciones fisiológicas y se acumula en forma de gránulos en el citoplasma durante la deficiencia de fosfato o azufre, generalmente en la fase estacionaria temprana y media. Se utiliza como un compuesto de almacenamiento de nitrógeno y posiblemente de carbono y también sirve como un amortiguador dinámico para el nitrógeno fijado en los heterocistos de las cianobacterias . El nitrógeno y el carbono son movilizados de la cianoficina por la cianoficinasa intracelular en forma de dipéptidos de aspartato-arginina .

La cianoficina se sintetiza a partir de arginina y aspartato en una reacción dependiente de ATP catalizada por una sola enzima , la cianoficina sintetasa . ^{[ 2 ]} La cianoficina es de interés potencial para la biotecnología como fuente de ácido poliaspártico . Debido a su carácter polianfótero inusual , la cianoficina es soluble en agua en condiciones ácidas (HCl 0,1 M) y alcalinas. La expresión heteróloga de la cianoficina sintetasa permite la producción de cianoficina en varias bacterias relevantes para la biotecnología, como Escherichia coli y Corynebacterium glutamicum . ^{[ 3 ]}

Dado que las formas insolubles de CGP se purifican fácilmente, la mayoría de los estudios han pasado por alto la síntesis de CGP que es soluble a un pH neutro . Para comparar los dos, el CGP insoluble puede ser solubilizado solo por ácidos débiles , mientras que el CGP soluble puede separarse mediante el proceso de precipitación utilizando acetona o etanol . ^{[ 4 ]} En 2014, un experimento de Steinbüchel y Wiefel determinó que la cantidad de residuo de lisina puede regular la solubilidad de la cianoficina, con niveles más altos de lisina correlacionándose negativamente con la temperatura necesaria para hacer que el polímero sea soluble con disolventes acuosos. ^{[ 4 ]} Se concluyó que el CGP insoluble y soluble no son polímeros distintos, ya que se originan de la misma mezcla de polímeros, sino que se clasifican como mezclas de mezclas de cianoficina con concentraciones variables de residuos de lisina.

La capacidad de la lisina para reemplazar parcialmente la cadena lateral de arginina impulsó la investigación de variantes de CGP con aminoácidos como la ornitina y la citrulina . La lisina, la ornitina y la citrulina tienen afinidad por la enzima cianoficina sintasa (que agrega L-aspartato) CphA. ^{[ 4 ]} Wiefel, Bröker y Steinbüchel llevaron a cabo un experimento que demostró que la cianoficina rica en citrulina puede producirse mediante la introducción de una cepa productora de citrulina. ^{[ 5 ]} También se determinó que el CGP insoluble solo exhibía concentraciones minúsculas de citrulina, mientras que el CGP soluble era capaz de producir una alta concentración de citrulina. Esta tendencia también es similar para la ornitina.