Petrobactina

La petrobactina es un producto natural quelante de metales utilizado para la adquisición de hierro por Bacillus anthracis , el patógeno que causa el ántrax , así como en otras especies bacterianas como Marinobacter hydrocarbonoclasticus y Alteromonas macleodii . Pertenece a la clase de sideróforos bis- catecol (3,4-dihidroxibenzoilo) . ^{[ 2 ]} Al igual que otros compuestos de esta clase, la petrobactina actúa como un ligando de transporte de hierro(III) altamente específico y contribuye a la captación microbiana marina de hierro ambiental . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El complejo de petrobactina quelado con hierro experimenta fácilmente una descarboxilación no catalizada y mediada por la luz —una fotooxidación— de su grupo ácido carboxílico secundario asociado al metal , lo que resulta en la reducción concomitante de hierro(III) a hierro(II) biológicamente útil . ^{[ 4 ]}

Al igual que otros sideróforos, la petrobactina es secretada por bacterias patógenas que infectan a los animales. En el caso de B. anthracis , la petrobactina se utiliza para obtener hierro de su huésped.

El operón yclNOPQ es necesario para la utilización de la petrobactina. ^{[ 5 ]}

Es probable que los ortólogos de este operón contribuyan a la patogenicidad de las especies de Bacilli . ^{[ 5 ]}

Las fracciones 3,4-catecolato de la petrobactina de Bacillus , terminales en el ligando, no mejoran la afinidad por el hierro(III) (en relación con otros sideróforos con fracciones hidroxamato ); más bien, aumentan la velocidad a la que se extrae el hierro férrico de la transferrina humana . ^{[ 6 ]}

En B. anthracis , la petrobactina se produce mediante una vía de sintetasa de sideróforos independiente de la sintetasa de péptidos no ribosomales (NIS), ^{[ 7 ]} en una vía denominada "Asb" por "biosíntesis de sideróforos del ántrax", basada en el organismo de su caracterización original. ^{[ 2 ]}

Como se indica en la figura, la biosíntesis en B. anthracis procede con la formación de amida dependiente de ATP y mediada por AsbA entre un carboxilato primario del ácido cítrico y la amina primaria terminal de la porción butano-1,4-diamina de la espermidina , ^{[ 8 ]} mediante una reacción de desplazamiento de un intermedio acilfosfato por el grupo amino primario . ^{[ 9 ]} Por separado, el ácido 3,4-dihidroxibenzoico es producido por AsbF a partir del ácido 3-deshidroshikímico , y este ácido benzoico se utiliza para producir un intermedio tioéster con un residuo de cisteína de AsbD, una reacción adicional dependiente de ATP catalizada por AsbC. ^{[ 8 ] [ 10 ]}

A partir del intermedio biosintético de citroil- espermidina (producto de reacción de AsbA), el proceso puede proceder de dos maneras, ya sea con (i) la instalación mediada por AsbB de una segunda fracción de espermidina en el carboxilato primario libre restante del producto AsbA para dar un bis-espermidil-citrato simétrico, seguido de instalaciones secuenciales catalizadas por AsbE, a partir de tioésteres de AsbD, de dos fracciones de 3,4-dihidroxibenzoilo, como amidas, en las dos aminas primarias libres del producto AsbB; ^{[ 8 ]} o, (ii) alterando este orden de reacciones en primero catalizando la unión de una fracción 3,4-dihidroxibenzoílo derivada de AsbD-tioéster por AsbE, luego realizando la unión catalizada por AsbB de la segunda fracción de espermidina por su porción butano-1,4-diamina, seguida (nuevamente) por la adición catalizada por AsbE de la segunda fracción 3,4-dihidroxibenzoílo derivada de AsbD-tioéster. ^{[ 8 ]} En ambas secuencias de reacción variantes, las reacciones de formación de amida mediadas por AsbB son dependientes de ATP, y las reacciones de benzoilación mediadas por AsbE regeneran la forma cisteinil-tiol libre de AsbD. ^{[ 8 ] [ 9 ]} De ambas secuencias de reacción, el producto es petrobactina , un derivado simétrico del ácido cítrico con fragmentos de 3,4-dihidroxibenzoil-espermidina unidos a cada uno de sus ácidos carboxílicos primarios. ^{[ 8 ]}