Hispanopedia WikiLa tabtoxina , también conocida como toxina de los incendios forestales , es una fitotoxina monobactámica simple producida por Pseudomonas syringae . Es el precursor del antibiótico tabtoxinina β-lactámico (TBL). [1] Es producida por:
- Pseudomonas syringae pv. tabaci, agente causal de los incendios forestales del tabaco.
- P. syringae pv. coronafaciens
- P. syringae pv.garcae
- P. syringae BR2, causa una enfermedad del frijol (Phaseolus vulgaris) similar a la enfermedad del tabaco. Este organismo está estrechamente relacionado con P. syringae pv. tabaci, pero no puede clasificarse en el patovar tabaci porque no es patógeno del tabaco.
La tabtoxina es un precursor dipeptídico de la forma biológicamente activa de TBL, que se diferencia por tener una treonina adicional unida por un enlace peptídico al extremo C. La tabtoxina es necesaria para BR2(R) tanto para la clorosis como para la formación de lesiones en el frijol. Todas las mutaciones que afectaron la producción de tabtoxina, ya sea por deleción espontánea o inducida por transposones, también afectaron la formación de lesiones y, en todos los casos, la restauración de la producción de tabtoxina también restauró los síntomas patógenos. Es posible que se requieran otros factores para que BR2 sea patógeno en el frijol, pero aparentemente estos se suman a la producción de tabtoxina. [2] [3] La TBL funciona como una toxina mediante la inhibición de la glutamina sintetasa .
Autoresistencia
La proteína de resistencia a la tabtoxina (TTR) es una enzima que cataliza la acetilación de TBL, lo que hace que los patógenos productores de tabtoxina sean tolerantes a sus propias fitotoxinas. La estructura de un mutante inactivado de TTR se resuelve con su cofactor natural acetil-CoA a una resolución de 1,55 Å. El complejo binario forma una forma de “V” característica para la unión del sustrato y contiene los cuatro motivos conservados en la superfamilia de N-acetiltransferasas (GNAT) relacionada con GCN5, que también incluye las histonas acetiltransferasas (HAT). [4] Hay informes de que TTR posee actividad HAT y sugieren una relación evolutiva entre TTR y otros miembros de GNAT. [2]
La producción de tabtoxina en sí también forma parte de la estrategia de autoresistencia. Estos patógenos producen TBL antes de que se produzca la tabtoxina; para desintoxicarse, la enzima TblF une la TBL con la treonina (Thr), lo que produce un producto no tóxico. [5]
Biosíntesis
Los precursores biosintéticos de la tabtoxina se identificaron mediante la incorporación de compuestos marcados con 13C. La L-treonina y el L-aspartato forman la cadena lateral, mientras que el ácido pirúvico y el grupo metilo de la L-metionina forman la fracción β-lactámica. Un modelo biosintético para la formación de TβL se asemeja al de la lisina , donde el primer paso dedicado es la condensación catalizada por DapA del semialdehído del ácido aspártico con piruvato para formar L-2,3-dihidropicolinato (DHDPA). La biosíntesis de la tabtoxina se ramifica de la vía biosintética de la lisina antes de la formación de diaminopimelato (DAP). [a] El grupo biosintético de 31 kb consta de: [6]
- TabA ( P31851 ), una enzima relacionada con lysA ( diaminopimelato descarboxilasa )
- TabB ( P31852 ), una enzima relacionada con dapD (THDPA succinil-CoA succiniltransferasa, THDPA-ST)
- TblA ( P31850 ), una enzima sin parálogos cercanos (identificada como miembro de la superfamilia de metiltransferasas dependientes de SAMe por InterPro)
Esta vía produce TBL; la enzima TblF finaliza la síntesis uniendo TBL a Thr para formar tabtoxina. [b] [6]
Factores que afectan la producción
Se examinaron los efectos de las fuentes de carbono, nitrógeno y aminoácidos sobre el crecimiento y la producción de tabtoxina por pv. tabaci, variando los componentes de un medio basal definido, que contenía los siguientes nutrientes por litro: sacarosa (10 g), KNO3 ( 5 g), MgSO4.7H2O ( 0,2 g), CaCl2.2H2O ( 0,11 g ) , FeSO4.7H2O (20 mg), NaH2PO4.2H2O ( 0,9 g ) y H2PO4.3H2O [ aclaración necesaria ] (1 g). Tanto el crecimiento como la cantidad de tabtoxina sintetizada se vieron afectados significativamente por la fuente de carbono, la fuente de nitrógeno y los suplementos de aminoácidos. El sorbitol , la xilosa y la sacarosa demostraron ser las mejores fuentes de carbono para la producción de tabtoxina. La producción específica de toxina fue muy baja utilizando glucosa como única fuente de carbohidratos, aunque el crecimiento bacteriano fue bien respaldado por la glucosa. La cantidad y el tipo de fuentes de nitrógeno ( NH4Cl o KNO3 ) afectaron el crecimiento de pv. tabaci y las cantidades de tabtoxina producidas. El nitrato es la mejor de estas dos formas de nitrógeno para la producción de tabtoxina.
Se han logrado algunos avances en la dilucidación de los factores que regulan la biosíntesis de tabtoxina en P. syringae. [6]
Bioactivación
Se ha demostrado que el zinc es necesario para la actividad de la aminopeptidasa, que hidroliza la tabtoxina para liberar TβL. [6]
Referencias
- ^ Como evidencia adicional de esta vía, se requiere DapB ( dihidrodipicolinato reductasa ), un paso entre DHDPA y DAP, para producir tanto lisina como tabtoxina.
- ^ La TblF es capaz de distinguir entre TBL y el isómero formado espontáneamente TDL (tabtoxinina-δ-lactama). Además, no produce péptidos "invertidos".
- ^ Kinscherf TG, Coleman RH, Barta TM, Willis DK (julio de 1991). "Clonación y expresión de la región biosintética de la tabtoxina de Pseudomonas syringae". J. Bacteriol . 173 (13): 4124–32. doi :10.1128/jb.173.13.4124-4132.1991. PMC 208062 . PMID 1648077.
- ^ ab Arai, Toshinobu; Arimura, Yasuhiro; Ishikura, Shun; Kino, Kuniki (15 de agosto de 2013). "La ligasa de l-aminoácidos de Pseudomonas syringae productora de tabtoxina se puede utilizar para la síntesis enzimática de varios péptidos funcionales". Appl. Environ. Microbiol . 79 (16): 5023–5029. Bibcode :2013ApEnM..79.5023A. doi :10.1128/AEM.01003-13. PMC 3754701. PMID 23770908 .
- ^ Kinscherf, TG; Coleman, RH; Barta, TM; Willis, DK (1 de julio de 1991). "Clonación y expresión de la región biosintética de la tabtoxina de Pseudomonas syringae". Journal of Bacteriology . 173 (13): 4124–4132. doi :10.1128/jb.173.13.4124-4132.1991. PMC 208062 . PMID 1648077.
- ^ Rao, Yi Ding, Shentao Li, Xiaofeng Li, Fei Sun, Jinyuan Liu, Nanming Zhao y Zihe (31 de mayo de 2003). "Mutagénesis dirigida al sitio y estudios cristalográficos preliminares de rayos X de la proteína resistente a la tabtoxina". Protein and Peptide Letters . 10 (3): 255–63. doi :10.2174/0929866033478924. PMID 12871145.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Wencewicz, TA; Walsh, CT (2 de octubre de 2012). "Autoprotección de Pseudomonas syringae frente a la tabtoxinina-β-lactama por la ligasa TblF y la acetilasa Ttr". Bioquímica . 51 (39): 7712–25. doi :10.1021/bi3011384. PMID 22994681.
- ^ abcd Bender, Carol L.; Alarcón-Chaidez, Francisco; Gross, Dennis C. (1 de junio de 1999). "Fitotoxinas de Pseudomonas syringae: modo de acción, regulación y biosíntesis por sintetasas de péptidos y policétidos". Microbiol . Mol. Biol. Rev. 63 ( 2): 266–292. doi :10.1128/MMBR.63.2.266-292.1999. PMC 98966. PMID 10357851.
- http://aem.asm.org/content/79/16/5023.long
- He, Hongzhen; Ding, Yi; Bartlam, Mark; Sun, Fei; Le, Yi; Qin, Xincheng; Tang, Hong; Zhang, Rongguang; Joachimiak, Andrzej; Liu, Jinyuan; Zhao, Nanming; Rao, Zihe (2003). "La estructura cristalina de la proteína de resistencia a la tabtoxina complejada con acetil coenzima A revela el mecanismo de acetilación de β-lactamas". Revista de biología molecular . 325 (5): 1019–1030. doi :10.1016/S0022-2836(02)01284-6. PMID 12527305.