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Articulo de referencia

Metanobactina

La metanobactina (mb) es una clase de péptidos cromóforos reductores y que se unen al cobre, identificados inicialmente en el metanótrofo Methylococcus capsulatus Bath —y poster...

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La metanobactina (mb) es una clase de péptidos cromóforos reductores y que se unen al cobre, identificados inicialmente en el metanótrofo Methylococcus capsulatus Bath —y posteriormente en Methylosinus trichosporium OB3b— durante el aislamiento de la metano monooxigenasa particulada o asociada a la membrana (pMMO). [ 1 ] Se cree que se secreta al medio extracelular para reclutar cobre, un componente crítico de la metano monooxigenasa, la primera enzima de la serie que cataliza la oxidación del metano a metanol . La metanobactina funciona como un calcóforo, similar a los sideróforos de hierro , al unirse a Cu(II) o Cu(I) y luego transportar el cobre al interior de la célula. La metanobactina tiene una afinidad extremadamente alta por la unión con Cu(I) con una K d de aproximadamente 10 20 M −1 a pH 8. [ 2 ] Además, la metanobactina puede reducir Cu(II), que es tóxico para las células, a Cu(I), la forma utilizada en la pMMO. [ 3 ] Asimismo, se hipotetiza que diferentes especies de metanobactina son ubicuas en la biosfera, especialmente a la luz del descubrimiento de moléculas producidas por otros metanótrofos de tipo II que de manera similar se unen al cobre (II) y lo reducen a cobre (I). [ 1 ]

Cepas de metanobactina

OB3b

Metanobactina OB3b. PDB 2xji [ 2 ]

La metanobactina OB3b es una metanobactina comúnmente estudiada. Tiene un peso molecular de 1154 Da cuando está libre de metal. OB3b está compuesta por 9 residuos de aminoácidos con dos anillos de oxazolona , ​​que participan en la unión a iones de cobre. [ 4 ] [ 5 ] Los anillos de oxazolona son susceptibles de escisión en condiciones de pH bajo, lo que libera cualquier ion metálico unido a los anillos. El cobre se une y se reduce en un sitio de unión tetradentado compuesto por 2 anillos de oxazolona y 2 grupos enetiol modificados. [ 4 ] En particular, el origen y la función de estos anillos de oxazolona en la metanobactina OB3b han sido objeto de investigación, ya que estos dominios parecen únicos.

En 2010, se sugirió que mb OB3b se deriva de un pequeño precursor peptídico producido ribosomalmente con la secuencia LCGSCYPCSCM. [ 6 ] El mbOB3b funcional está compuesto por (grupo isobutilo)-(anillo de oxazolona A)-GSCY-(anillo de oxazolona B)-SM. [ 6 ] (Cabe señalar que algunos especímenes de mBOB3b se encuentran sin la metionina C-terminal y parecen ser completamente funcionales). Se ha argumentado que los anillos cromóforos de esta especie particular de metanobactina permiten que mbOB3b se una y reduzca otros metales. Por ejemplo, mbOB3b puede reducir Ag(I) a Ag(0), Au(III) a Au(0), Cr(VI) a Cr(III) y Hg(II) a Hg(I); también es capaz de unirse a Co(II), Zn(II), Mn(II), Pb(II) y U(IV). [ 1 ] Debido a esto, es posible que la metanobactina tenga varias aplicaciones médicas y ambientales como quelante de metales y agente reductor .

El mecanismo de reducción del metal aún no se ha determinado. Se ha demostrado que la configuración de enlace tetradentado del cobre(I) en mbOB3b requiere la unión de una molécula de agua al ion cobre como ligando. [ 7 ] Esto se ha utilizado para argumentar que el agua es la fuente de electrones para la reducción del ion metálico unido. Otros han sugerido que el puente disulfuro en la estructura de la metanobactina es la fuente del electrón, aunque XPS ha demostrado que este enlace permanece intacto en la metanobactina unida al cobre. [ 6 ] La fuente de este electrón reductor sigue siendo desconocida por el momento.

SB2

La metanobactina SB2 es producida por la bacteria Methylocystis . La SB2 es mucho más pequeña que la OB3b, con un peso molecular de 851 Da en ausencia de metal. [ 6 ] La SB2 contiene un anillo de imidazol y un anillo de oxazalona, ​​así como un grupo sulfato que se cree que participan en la unión al cobre.

Referencias

  1. 1 2 3 Choi, DW; Bandow, NL; McEllistrem, MT; Semrau, JD; Antholine, WE; Hartsel, SC; Gallagher, W.; Zea, CJ; Pohl, NL; Zahn, JA; Dispirito, AA (2010). "Propiedades espectrales y termodinámicas de la metanobactina de bacterias oxidantes de metano γ-proteobacterias: un caso de competencia de cobre a nivel molecular" . Journal of Inorganic Biochemistry . 104 (12): 1240– 1247. doi : 10.1016/j.jinorgbio.2010.08.002 . PMID 20817303 . 
  2. 1 2 El Ghazouani, A.; Baslé, A.; Firbank, SJ; Knapp, CW; Gray, J.; Graham, DW; Dennison, C. (2011). "Propiedades de unión al cobre y estructuras de metanobactinas de Methylosinus trichosporium OB3b" . Química inorgánica . 50 (4): 1378– 1391. doi : 10.1021/ic101965j . PMID 21254756 . 
  3. ↑ Hakemian, Amanda S.; Tinberg, Christine E.; Kondapalli, Kalyan C.; Telser, Joshua; Hoffman, Brian M.; Stemmler, Timothy L.; Rosenzweig, Amy C. (2005). "El quelante de cobre metanobactina de Methylosinus trichosporium OB3b se une al cobre(I)" . Journal of the American Chemical Society . 127 (49): 17142– 17143. doi : 10.1021/ja0558140 . PMC 2864604. PMID 16332035 .  
  4. 1 2 Hyung J. Kim, et al. "Metanobactina, un compuesto de adquisición de cobre de bacterias oxidantes de metano." Science 10 de septiembre de 2004: Vol. 305 n.º 5690 pp. 1612-1615
  5. ↑ Behling, Lee A.; Hartsel, Scott C.; Lewis, David E.; DiSpirito, Alan A.; Choi, Dong W.; Masterson, Larry R.; Veglia, Gianluigi; Gallagher, Warren H. (2008). "RMN, espectrometría de masas y evidencia química revelan una estructura química diferente para la metanobactina que contiene anillos de oxazolona" . Journal of the American Chemical Society . 130 (38): 12604– 12605. doi : 10.1021/ja804747d . PMC 3617554. PMID 18729522 .  
  6. 1 2 3 4 Krentz, BD; Mulheron, HJ; Semrau, JD; Dispirito, AA; Bandow, NL; Haft, DH; Vuilleumier, SP; Murrell, JC; McEllistrem, MT; Hartsel, SC; Gallagher, WH (2010). "Una comparación de metanobactinas de Methylosinus trichosporium OB3b y Methylocystis cepa SB2 predice que las metanobactinas se sintetizan a partir de diversos precursores peptídicos modificados para crear un núcleo común para la unión y reducción de iones de cobre" . Biochemistry . 49 ( 47): 10117– 10130. doi : 10.1021/bi1014375 . PMC 3924600. PMID 20961038 .  
  7. ↑ John Z. Hoopes et al . «Estudio computacional de la reacción de transferencia de electrones en metanobactina unida al cobre mediante la teoría del funcional de la densidad». «Resúmenes de artículos de la Sociedad Química Estadounidense», 241, 27 de marzo de 2011.