Escitonemina

La escitonemina es un metabolito secundario y un pigmento de la matriz extracelular (vaina) sintetizado por muchas cepas de cianobacterias , incluidas Nostoc , Scytonema , Calothrix , Lyngbya , Rivularia , Chlorogloeopsis y Hyella . ^{[ 1 ]} Las cianobacterias que sintetizan escitonemina suelen habitar ambientes terrestres, de agua dulce y costeros altamente insolados, como desiertos, semidesiertos, rocas, acantilados, llanuras intermareales marinas y fuentes termales . ^{[ 2 ]}

El pigmento fue descubierto originalmente en 1849 por el botánico suizo Carl Nägeli , ^{[ 3 ]} aunque su estructura permaneció sin resolver hasta 1993. ^{[ 4 ]} Es un alcaloide indólico aromático formado a partir de dos productos de condensación idénticos del triptófano.yl- y tirosíaSubunidades derivadas de l unidas mediante un enlace carbono-carbono. ^{[ 4 ]} Dependiendo de las condiciones redox puede existir en dos formas interconvertibles: una forma oxidada más común de color amarillo-marrón que es insoluble en agua y solo ligeramente soluble en disolventes orgánicos, como la piridina , y una forma reducida de color rojo brillante que es más soluble en disolventes orgánicos. ^{[ 5 ]} La escitonemina absorbe muy fuerte y muy ampliamente en la región espectral UV-C - UV-B - UV-A - violeta - azul , con una absorción máxima in vivo a 370 nm y una absorción máxima in vitro a 386 y 252 nm, y con picos más pequeños a 212, 278 y 300 nm. ^{[ 6 ]}   

Se cree que la escitonemina actúa como una biomolécula protectora altamente eficiente ( protector solar ) que filtra los dañinos rayos UV de alta frecuencia , al tiempo que permite la transmisión de las longitudes de onda necesarias para la fotosíntesis . ^{[ 7 ]} Su biosíntesis en cianobacterias se desencadena principalmente por la exposición a las longitudes de onda UV-A y UV-B. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Recientemente, Couradeau y colaboradores descubrieron que las costras de suelo cianobacterianas calientan la superficie del suelo hasta en 10  °C a través de la producción y acumulación de pigmentos de escitonemina. ^{[ 10 ]} Este efecto se debe a la disipación de los fotones absorbidos por las moléculas de escitonemina en calor .

La biosíntesis en Lyngbya aestuarii fue explorada recientemente por Balskus, Case y Walsh. Procede mediante la conversión de L-triptófano a ácido 3-indolpirúvico, seguida de su acoplamiento al ácido p- hidroxifenilpirúvico . La ciclación del β-cetoácido resultante produce una cetona tricíclica. La oxidación y dimerización dan lugar al producto natural completo. Se requieren tres enzimas biosintéticas de escitonemina, denominadas ScyA-C. ^{[ 11 ]}