Swinholide - Swinholide

Swinholide
Swinholide 2 copy.gif
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEMBL
ChemSpider
Vlastnosti
C78H132O20
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Swinholides jsou dimerní 42 uhlíkový kroužek polyketidy které vykazují 2násobnou osu symetrie. Nalezeno převážně v mořské houbě Theonella, swinholidy zahrnují cytotoxické a antifungální aktivity narušením kostry aktinu.[1] Swinholidy byly poprvé popsány v roce 1985[2] a struktura a stereochemie byly aktualizovány v roce 1989[3] a 1990,[4] resp. V literatuře bylo popsáno třináct swinholidů, včetně blízkých strukturních sloučenin, jako jsou misakinolidy / bistheonellidy,[5] ankaraholides,[6] a hurgholid A[7] Je podezření, že symbiotický mikroby, které obývají houby, spíše než samotné houby, produkují swinholidy, protože nejvyšší koncentrace swinholidů se nachází v jednobuněčné bakteriální frakci hub a nikoli ve frakci houby nebo sinici, která také houby obývá.[4][8][9]

Ze vzorku mořského pole obsahujícího sinice Symploca sp, Swinholide A byl také popsán v literatuře.[6] Strukturní analogy swinholidů, ankaraholidy, byly také nalezeny z sinic Geitlerinema sp. ve stejné experimentální studii.[6] Vzhledem k tomu, že houby hostí celou řadu bakterií, včetně symbiotických sinic, často se divíme, jak se produkují swinholidy.[1] Studie výroby misakinolidu odhalila, že byl přičítán bakterii Theonella symbiont Candidatus Entotheonella objevem trans-AT polyketidy syntáza (PKS) biosyntetický genový klastr.[1] To ukazuje, že skutečným původem swinholidů jsou symbiotické bakterie, které obývají houby.[1]

Dějiny

Sinice je známo, že mají široký aplikační rozsah díky své strukturálně rozmanité sekundární metabolity oni produkují.[1] Mezi mnoha z sekundární metabolity, polyketidy prokázaly životně důležité bioaktivity, které lze aplikovat na řadu polí. Například mnoho antifungálních, protinádorových a antibiotických polyketidů se nachází z rostlin, bakterií a hub.[1] Syntéza polyketidů je dobře známá: malá monomerní sloučeniny rámují polyketidy prostřednictvím prodloužení na vícedoménových PKS komplexech.[1] PKS mohou přidat buď a malonyl, acyl nebo odvozené jednotky do řetězce a jsou rozděleny do typů 1-3, které jsou závislé na faktorech, jako je funkčnost a doménová architektura.[1] PKS typu I zahrnují cis- a trans-acyltransferáza (trans-AT) PKS, kde každá část cis-AT PKS kóduje vyhrazenou doménu AT a trans-AT PKS mají odlišné AT, které se používají místo cis kódovaných AT domén.[1]

Struktura

Struktury swinholidu, misakinolidu a luminaolidu jsou uvedeny níže. (Obrázek 1 a Obrázek 2).[1]

Obrázek 1. Struktura swinholidu a misakinolidu.
Obrázek 2. Struktura luminaolidu.

Biosyntéza

Biosyntéza swinholidu genový shluk (swi) byl umístěn na jednom lešení od BLASTp hledá proti genům klastru biosyntézy misakinolidu. To bylo vybráno kvůli úzké strukturní podobnosti těchto sloučenin.[10]

Biosyntéza swinholidu genový shluk (85-kb) kóduje pět PKS proteinů, včetně SwiC až SwiG.[1] To zahrnuje AT enzym, SwiG, který je charakteristický pro trans-PKS (obrázek 3).[1]

Obrázek 3. Biosyntéza swinholidu.

Shluk genů pro biosyntézu swinholidů kóduje trans-AT PKS a neintegruje AT domény podobné fermidolidu (phm), miskinolid (mis), tolytoxin (tto), luminaolid (lum) a nosperin (nsp) genové shluky.[1] Shluk genů biosyntézy swinholidu je také podobný tto a lum genové shluky.[1] The swi a mis oba shluky zahrnují čtyři velké geny kódující PKS enzymy a gen kódující AT protein, ale pořadí genů se liší (obrázek 4).[1]

V swi biosyntéza genový shluk, první gen, SwiC, je na opačném řetězci a další čtyři geny směřují dopředu.[1] V mis biosyntetický genový klastr, všechny geny jsou orientovány stejným směrem.[1] I když je to jiné, obojí swi a mis shluky genů biosyntézy se skládají z podobných katalytických domén.[1]

Jedna charakteristická vlastnost swi biosyntetické enzymy jsou její doménové řády, neprodukující domény a rozdělené moduly.[1] Toto jsou běžné funkce, které se nacházejí v trans-PKS.[1] V systému jsou čtyři netahající se ketosyntázy swi shluk, které nejsou faktorem syntézy polyketidového řetězce.[1] Tři ketosyntázy fungují tak, že se vážou s modifikačními enzymy a čtvrtá ketosyntáza se nachází v terminální části SwiF.[1] Mezi nimi jsou jen malé rozdíly swi a mis: dva acylové nosné proteiny (ACP) uprostřed proteinu SwiC namísto jediného ACP nalezeného v proteinu MisC (obrázek 4).[1]

Obrázek 4. Domény swinholidu a jeho strukturní varianty.

Ve svých monomerních strukturách swi a mis mají dvě různé kruhové struktury.[1] Ve SwiF druhý a třetí dehydrotázy (DH) jsou umístěny vedle sebe (obrázek 4).[1] Pro mis, byly identifikovány stejné domény podobné DH, ale třetí DH je pyran syntáza (PS), která vytváří dihydropyranový kruh ve struktuře mis.[1] Další vyšetřování odhalilo třetí DH v swi byl PS (obrázek 3 a 5).[1] Druhá formace prstenu v mis se předpokládalo, že bude katalyzován buď pomocnými enzymy, nebo DH v MisC.[1] MisC a SwiC kódují podobné, ale odlišné DH, ale postrádají celkovou PS doménu ve formaci dihydropyranového kruhu.[1] Bylo zjištěno, že doménám DH z MisC a SwiC chybí glycin v konkrétním motivu.[1] To by tedy mohlo naznačovat, že měnící se doména DH hraje zásadní roli při tvorbě kruhu.[1]

Navzdory strukturálním rozdílům mezi swi a mis, se sekvenční identity genů lišily od 73 do 85%, i když existují strukturální podobnosti.[1] Scytophycin, tolytoxin a luminaolid biosyntetické klastrové geny také zahrnovaly vysokou sekvenční identitu pro swi a mis.[1] Ačkoli existuje vysoká sekvenční identita, proteiny SwiC a MisC se liší od alternativních genových klastrů, jak je ukázáno v jejich chemických strukturách (obrázek 1).[1]

Fylogenická analýza

Strukturní varianty původu genových klastrů biosyntézy swinholidů byly objasněny prostřednictvím fylogenických studií.[1] Fylogenetický strom transkódovaných AT proteinů ukázal, že všech šest shluků genů biosyntézy bylo podobných a sestavilo svoji vlastní skupinu.[1] Klastry genů biosyntézy scytophycinu, luminaolidu a tolytoxinu byly uspořádány společně na základě domén ketosyntázy a klastry genů biosyntézy misakinolidu a swinholidu představovaly jejich vlastní kategorii (obrázek 5).[1]

Obrázek 5. Fylogenická analýza swinholidu a strukturních variant.

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó p q r s t u proti w X y z aa ab ac inzerát ae af ag ah ai aj ak Humisto A, Jokela J, Liu L, Wahlsten M, Wang H, Permi P, Machado JP, Antunes A, Méně DP, Sivonen K (listopad 2017). „Nostoc sp. UHCC 0450“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 84 (3): e02321–17. doi:10.1128 / AEM.02321-17. PMC  5772238. PMID  29150506.
  2. ^ Carmely S, Kashman Y (leden 1985). „Struktura swinholidu-a, nového makrolidu z mořské houby“. Čtyřstěn dopisy. 26 (4): 511–514. doi:10.1016 / s0040-4039 (00) 61925-1.
  3. ^ Kobayashi M, Tanaka J, Katori T, Matsuura M, Kitagawa I (leden 1989). "Struktura swinholidu A, silného cytotoxického makrolidu z okinawské mořské houby". Čtyřstěn dopisy. 30 (22): 2963–2966. doi:10.1016 / s0040-4039 (00) 99170-6.
  4. ^ A b Kitagawa I, Kobayashi M, Katori T, Yamashita M, Tanaka J, Doi M, Ishida T (duben 1990). „Absolutní stereostruktura swinholidu A, silného cytotoxického makrolidu z okinawské mořské houby Theonella swinhoei“. Journal of the American Chemical Society. 112 (9): 3710–2. doi:10.1021 / ja00165a094.
  5. ^ Sakai R, Higa T, Kashman Y (září 1986). „Misakinolid-A, protinádorový makrolid z mořské houby Theonella Sp.“. Chemické dopisy. 15 (9): 1499–1502. doi:10.1246 / cl.1986.1499.
  6. ^ A b C Andrianasolo EH, Gross H, Goeger D, Musafija-Girt M, McPhail K, Leal RM, Mooberry SL, Gerwick WH (březen 2005). „Izolace swinholidu A a souvisejících glykosylovaných derivátů ze dvou polních sbírek mořských sinic“. Organické dopisy. 7 (7): 1375–8. doi:10.1021 / ol050188x. PMID  15787510.
  7. ^ Youssef DT, Mooberry SL (leden 2006). „Hurghadolid A a swinholid I, silné látky narušující aktin a mikrofilamenta z houby Rudého moře Theonella swinhoei“. Journal of Natural Products. 69 (1): 154–7. doi:10.1021 / np050404a. PMID  16441091.
  8. ^ Tsukamoto S, Ishibashi M, Sasaki T, Kobayashi J (1991). "Nové kongenery swinholidů z okinawské mořské houby Theonella sp." Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1 (12): 3185–8. doi:10.1039 / p19910003185.
  9. ^ Bewley CA, Holland ND, Faulkner DJ (červenec 1996). „Dvě třídy metabolitů z Theonella swinhoei jsou lokalizovány v odlišných populacích bakteriálních symbiontů“. Experientia. 52 (7): 716–22. doi:10.1007 / bf01925581. PMID  8698116. S2CID  25812491.
  10. ^ Ueoka R, Uria AR, Reiter S, Mori T, Karbaum P, Peters EE, Helfrich EJ, Morinaka BI, Gugger M, Takeyama H, Matsunaga S, Piel J (září 2015). „Metabolický a evoluční původ polyketidů vázajících aktin z různých organismů“. Přírodní chemická biologie. 11 (9): 705–12. doi:10.1038 / nchembio.1870. PMC  7116039. PMID  26236936.