Mykofaktocín
Mykofaktocín je malá molekula, ktorý vzniká z peptidu patriaceho medzi RiPP (ribozomálne syntetizované a post-translačne upravené peptidy). Vyskytuje sa u mnohých mykobaktérií. Mykofaktocín bol objavený v bioinformatickej štúdii v roku 2011.[1] Podľa všetkého funguje ako redoxný kofaktor.
Názov
[upraviť | upraviť zdroj]Názov „mykofaktocín“ je odvodený z troch slov:
- rodového názvu „Mycobacterium“ (mykobaktérie), u ktorých sa vyskytuje takmer u všetkých zástupcov
- „kofaktor“, pretože jeho prítomnosť v genóme predpovedá prítomnosť niektorých rodín enzýmov, ktoré by ho mohli vyžadovať ako kofaktor
- „bakteriocín“, pretože radikálový SAM enzým, ktorý je nutný pre jeho biosyntézu, nazývaný MftC, je blízko príbuzný kľúčovému enzýmu v biosyntéze subtilozínu A, ktorý patrí medzi bakteriocíny, z jeho prekurzorového peptidu.
Funkcia
[upraviť | upraviť zdroj]Predpokladá sa, že mykofaktocín sa účastní redoxných dráh nikoproteínov, teda bielkovín, ktoré majú nevymeniteľný pevne viazaný nikotínamidadeníndinukleotid (NAD).[2] Tento predpoklad vychádza hlavne z komparatívnej genomickej práve, ktorá poukázala na mnohé paralely medzi mykofaktocínom a pyrolochinolínchinónom (PQQ).[3] V oboch prípadoch
- vyžaduje premena RiPP na finálnu zlúčeninu post-translačné úpravy prekurzorového peptidu pomocou radikálového SAM enzýmu,
- sa tento systém objavuje vo veľmi podobnej podobe v mnohých druhoch organizmov,
- sa produkt (mykofaktocín a PQQ) podľa všetkého využíva v bunke a nevylučuje sa mimo bunky a
- sa niektoré rodiny enzýmov objavujú výhradne v baktériách s týmto systémom.
Počet potenciálnych oxidoreduktáz, ktoré sú závislé na mykofaktocíne, kódovaných jedným genómom, môže byť celkom vysoký: aspoň 19 v Rhodococcus jostii RHA1 a dokonca až 26 pre rodinu krátkych dehydrogenáza/reduktáz (SDR) v Mycobacterium avium.
Biosyntéza
[upraviť | upraviť zdroj]Dráha biosyntézy mykofaktocínu je aktuálne jedna z najbežnejších pre akýkoľvek RiPP systém v zbierke osekvenovaných bakteriálnych genómov. Nachádza sa v rôznych druhoch organizmov, avšak je prítomný prakticky výhradne v Actinomycetota, vrátane Mycobacterium tuberculosis, ktoré spôsobuje tuberkulózu a teda je baktériou spôsobujúcou najväčší počet úmrtí spomedzi ľudských bakteriálnych patogénov. Tento systém prakticky úplne chýba v bežnom ľudskom mikrobióme, i keď je bežný v pôdnych baktériách.
Biosyntéza mykofaktocínu z prekurzorovho peptidu, MftA, začína dekarboxyláciou C-terminálneho tyrozínu pôsobením radikálového SAM enzýmu MftC, čomu napomáha bielkovina MftB, ktorá viaže prekurzorový peptid.[4][5] Podľa všetkého potom MftC vykonáva i ďalšiu úpravu prekurzorového peptidu MftA, ktorou je izomerizácia, ktorú je možné ľahko minúť, tým, že vytvára novú väzbu tyramín-valín a v procese spotrebováva ďalší S-adenozylmetionín.[6] Potreba týchto dvoch úprav, ktorými MftC upravuje MftA, by vysvetľovala vysoký stupeň zachovania aminokyselinovej sekvencie posledných ôsmych reziduí MftA, v porovnaní s úrovňou zachovania sekvencie v PqqA, prekurzorovom peptide pre pyrolochinolínchinón (PQQ). Homológ kreatininázy, MftE, následne uvoľňuje C-terminálny dipeptid, VY* (valín-tyrozín, kde * naznačuje upravený tyrozín).[7] Enzým MftD potom premieňa dipeptid VY* na premykofaktocín, ktorý je biologicky aktívnym redoxným centrom.[8] Posledná úprava je katalyzovaná glykozyltransferázou MftF, ktorá katalyzuje naviazanie rôzne veľkých β-1,4-oligomérov glukózy na premykofaktocín, niekedy nahradených za deriváty glukózy ako je 2-O-metylglukóza.[9] Mykofaktocín teda nepredstavuje len jednu zlúčeninu, ale zmes niekoľkých príbuzných prenášačov elektrónov, ktoré sa líšia naviazanými oligosacharidmi.
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ HAFT, Daniel H.. Bioinformatic evidence for a widely distributed, ribosomally produced electron carrier precursor, its maturation proteins, and its nicotinoprotein redox partners.. BMC Genomics, 2011, s. 21. DOI: 10.1186/1471-2164-12-21. PMID 21223593.
- ↑ Mycofactocin-associated mycobacterial dehydrogenases with non-exchangeable NAD cofactors.. Sci Rep, 2017, s. 41074. DOI: 10.1038/srep41074. PMID 28120876.
- ↑ HAFT, Daniel H.. Using comparative genomics to drive new discoveries in microbiology.. Curr Opin Microbiol, 2014, s. 189–96. DOI: 10.1016/j.mib.2014.11.017. PMID 25617609.
- ↑ The Radical S-Adenosyl-l-methionine Enzyme MftC Catalyzes an Oxidative Decarboxylation of the C-Terminus of the MftA Peptide. Biochemistry, 2016, s. 2813–6. DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00355. PMID 27158836.
- ↑ Mycofactocin biosynthesis: modification of the peptide MftA by the radical S-adenosylmethionine protein MftC.. FEBS Lett., 2016, s. 2538–2548. DOI: 10.1002/1873-3468.12249. PMID 27312813.
- ↑ Mechanistic elucidation of the mycofactocin-biosynthetic radical S-adenosylmethionine protein, MftC.. J Biol Chem, 2017, s. 13022–13033. DOI: 10.1074/jbc.M117.795682. PMID 28634235.
- ↑ The Creatininase Homolog MftE from Mycobacterium smegmatis Catalyzes a Peptide Cleavage Reaction in the Biosynthesis of a Novel Ribosomally Synthesized Post-translationally Modified Peptide (RiPP).. J Biol Chem, 2017, s. 4371–4381. DOI: 10.1074/jbc.M116.762062. PMID 28077628.
- ↑ Ayikpoe RS, Latham JA. MftD Catalyzes the Formation of a Biologically Active Redox Center in the Biosynthesis of the Ribosomally Synthesized and Post-translationally Modified Redox Cofactor Mycofactocin.. J Am Chem Soc, 2019, s. 13582–13591. DOI: 10.1021/jacs.9b06102. PMID 31381312.
- ↑ Peña-Ortiz L, Graça AP, Guo H, Braga D, Köllner TG, Regestein L. Structure elucidation of the redox cofactor mycofactocin reveals oligo-glycosylation by MftF.. Chem Sci, 2020, s. 5182–5190. DOI: 10.1039/d0sc01172j. PMID 33014324.
Zdroj
[upraviť | upraviť zdroj]
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mycofactocin na anglickej Wikipédii.