Enterobactina

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Enterobactina
Enterobactin.svg
Nome IUPAC
N,N',N-((3S,7S,11S)-2,6,10- trioxo-1,5,9-trioxacyclododecane- 3,7,11-triyl)tris(2,3-dihydroxybenzamide)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare C30H27N3O15
Massa molecolare (u) 669,55
Numero CAS [28384-96-5]
PubChem 34231
Indicazioni di sicurezza
Frasi H ---
Consigli P --- [1]

L'enterobactina (conosciuta anche come enterochelina) è un sideroforo, cioè un composto chelante il ferro secreto da alcuni microrganismi, ad alta affinità, che acquisisce il ferro per i sistemi biologici. Si trova principalmente nei batteri Gram-negativi, ad esempio Escherichia coli e Salmonella typhimurium.[2]

L'enterobactina è il sideroforo più forte ad oggi conosciuto, capace di legare lo ione ferrico (Fe3+) con elevata affinità (K= 1052 M-1).[3] Questo valore è decisamente più elevato rispetto anche ad alcuni chelanti metalli sintetici, come l'EDTA (Kf,Fe3+ ~ 1025 M-1). A causa della sua alta affinità, l'enterobactina è capace di esercitare la sua azione chelante anche in ambienti in cui la concentrazione dello ione ferrico è in realtà piuttosto bassa, ad esempio all'interno degli organismi viventi. L'enterobactina può estrarre il ferro anche dall'aria. I batteri patogeni, grazie a questo composto, possono captare il ferro da altri organismi viventi ricorrendo a questo meccanismo, perfino se la concentrazione di ferro è mantenuta estremamente bassa (a causa della tossicità intrinseca del ferro libero).

Cenni storici[modifica | modifica wikitesto]

L'enterobactina fu scoperta dal gruppo di lavoro di Gibson and Neilands nel 1970. Gli studi iniziali chiarirono la struttura del composto e la relazione con l'acido 2,3-diidrossibenzoico.[4][5]

Struttura e biosintesi[modifica | modifica wikitesto]

L'acido corismico, un precursore degli amminoacidi aromatici, viene convertito in acido 2,3-diidrossibenzoico (DHB) da una serie di enzimi, EntA, EntB e EntC. Un legame ammidico dell'acido 2,3-diidrossibenzoico alla L-serina è poi catalizzato da EntD, EntE, EntF e EntB. Tre molecole del DHB-Ser che si vengono a formare subiscono poi ciclizzazione intermolecolare, cedendo Enterobactina. Sebbene sia possibile che si formino un certo numero di stereoisomeri (a causa della chiralità dei residui di serina), solo l'isomero Δ-cis è metabolicamente attivo.[6]

Sintesi dell'enterobactina

Meccanismo[modifica | modifica wikitesto]

La carenza di ferro nelle cellule batteriche innesca la secrezione di enterobactina nell'ambiente extracellulare, causando la formazione di un complesso di coordinamento "FeEnt" in cui lo ione ferrico è chelato alla base coniugata dell'enterobactina. Nel batterio Escherichia coli, FepA sulla membrana esterna batterica, consente l'ingresso di FeEnt nel periplasma batterico. FepB, C, D e G partecipano tutti al trasporto di FeEnt attraverso la membrana interna mediante un trasportatore transmembrana (una proteina ABC).[7] A causa dell'estrema affinità di legame dell'enterobactina con il ferro, è necessario scindere FeEnt con un'esterasi ferroenterobactina per rimuovere il ferro. Questo clivaggio produce tre molecole di 2,3-diidrossibenzoil-L-serina. La riduzione del ferro (da Fe3+ a Fe2+) si verifica in concomitanza con questa scissione, ma non è stata ancora identificata una reduttasi FeEnt batterica, e il meccanismo di questo processo non è ancora chiaro.[8] Il potenziale di riduzione per il complesso Fe3+/Fe2+-enterobactina è pH dipendente e varia da -0,57 V (vs NHE - elettrodo standard a idrogeno) a pH 6 a -0,79 V a pH 7,4 fino a -0.99 a valori di pH superiore a 10,4.[9]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Sigma Aldrich; rev. del 25.03.2013
  2. ^ Dertz, Emily A., Xu J, Stintzi A, Raymond KN, Sonnhof U, Grafe P, Krumnikl J, Linder M, Schindler L, Makar AB, McMartin KE, Palese M, Tephly TR, Frankle RT, Ardenne M, Reitnauer PG, Flohr H, Breull W, Schmoldt A, Benthe HF, Haberland G, Mizuta K, Tokushige M, Dertz EA, Xu J, Stintzi A, Raymond KN, Bacillibactin-Mediated Iron Transport in Bacillus Subtilis in J. Am. Chem. Soc., vol. 128, nº 1, 2006, pp. 22–23, DOI:10.1021/ja055898c, PMID 16390102.
  3. ^ Carrano, Carl J., Kenneth N. Raymond, Ferric Ion Sequestering Agents. 2. Kinetics and Mechanism of Iron Removal From Transferrin by Enterobactin and Synthetic Tricatechols in J. Am. Chem. Soc., vol. 101, nº 18, 1979, pp. 5401–5404, DOI:10.1021/ja00512a047.
  4. ^ O'Brien IG, Cox GB, Gibson F, Biologically active compounds containing 2,3-dihydroxybenzoic acid and serine formed by Escherichia coli in Biochim. Biophys. Acta, vol. 201, nº 3, 1970, pp. 453–60, PMID 4908639.
  5. ^ Pollack JR, Neilands JB, Enterobactin, an iron transport compound from Salmonella typhimurium in Biochem. Biophys. Res. Commun., vol. 38, nº 5, 1970, pp. 989–92, PMID 4908541. URL consultato il 25 gennaio 2015.
  6. ^ Walsh, Christopher T, Jun Liu, Frank Rusnak, Masahiro Sakaitani, Molecular Studies on Enzymes in Chorismate Metabolism and the Enterobactin Biosynthetic Pathway in Chemical Reviews, vol. 90, nº 7, 1990, pp. 1105–1129, DOI:10.1021/cr00105a003.
  7. ^ Raymond KN, Dertz EA, Kim SS, Enterobactin: an archetype for microbial iron transport in Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 100, nº 7, 2003, pp. 3584–8, DOI:10.1073/pnas.0630018100, PMC 152965, PMID 12655062. URL consultato il 25 gennaio 2015.
  8. ^ Ward TR, Lutz A, Parel SP, Ensling J, Gütlich P, Buglyó P, Orvig C, An Iron-Based Molecular Redox Switch as a Model for Iron Release from Enterobactin via the Salicylate Binding Mode in Inorg Chem, vol. 38, nº 22, 1999, pp. 5007–5017, PMID 11671244. URL consultato il 25 gennaio 2015.
  9. ^ Lee Chi Woo, Ecker David J, Raymond Kenneth N, Coordination chemistry of microbial iron transport compounds. 34. The pH-dependent reduction of ferric enterobactin probed by electrochemical methods and its implications for microbial iron transport in J. Am. Chem. Soc., vol. 107, nº 24, 1985, pp. 6920-6923, DOI:10.1021/ja00310a030.
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