| Описание |
Эктоин - это гетероцикл карбоксамидина, полученный путем формальной конденсации (2S) - 2,4-диаминобутановой кислоты с уксусной кислотой. Он играет роль осмолита.4,5,6-тетрагидропиримидины и монокарбоксильная кислота. Это конъюгированная кислота эктоната. Это таутомер эктоин-звиттериона. |
| небольшая органическая молекула |
Эктоин, небольшая органическая молекула, широко встречается в аэробных, химиогетеротрофных и галофильных организмах, что позволяет им выживать в экстремальных условиях.Эти организмы защищают свои биополимеры (биомембраны), белков, ферментов и нуклеиновых кислот) против обезвоживания, вызванного высокой температурой, концентрацией соли и низкой активностью воды путем значительного синтеза и обогащения эктоина внутри клетки.Органический осмолит, эктоин и гидроксьектоин являются амфотерическими, водосвязывающимися, органическими молекулами.Они, как правило, совместимы с клеточным метаболизмом, не влияя на биополимеры или физиологические процессы, и являются так называемыми совместимыми растворенными веществами....небольшая органическая молекула. |
| Физикохимические свойства |
Как и другие совместимые растворенные вещества, эктоин и 5-гидроксьектоин являются соединениями с низкой молекулярной массой, которые хорошо растворимы в воде (около 4 M при 20 °C),тем самым позволяя накоплению этих соединений до почти молярных концентраций в сильно осмотически напряженных микробных клеткахДля изучения влияния эктоина на гидратацию белков и клеточных мембран и на взаимодействия, посредничающие посредством водородных связей, использовались различные биофизические методы.Эти данные показали, что эктоин исключен из монослоя плотной гидратационной воды вокруг растворимых белков и из непосредственного гидратационного слоя на мембранно-жидком интерфейсе.Эктоин улучшает свойства водородных связей в водных растворах и тем самым способствует динамике и стабилизации макромолекулярных структур.Эктоин имеет отрицательно заряженную карбоксилатную группу, присоединенную к кольцевой структуре, которая содержит делокализованный положительный зарядВ результате взаимодействие гидрофильных и гидрофобных сил влияет на взаимодействие воды и водорастворимого и, таким образом, оказывает сильное влияние на гидратацию самого эктоина.связывание ионов и влияние на местную структуру водыМолекулярная динамика показала, что эктоин и 5-гидроксьектоин являются сильными связующими веществами для воды и способны накапливать семь и девять молекул воды соответственно.вокруг них на расстоянии меньше 0.6 нм. В совокупности физико-химические свойства эктоина позволяют физиологически адекватную гидратацию цитоплазмы при их накоплении, реагирующем на осмостресс,влияет на местную структуру водных ресурсов, а также оказывают значительное защитное влияние на стабильность белков и функциональность макромолекул. |
| Осмолитические свойства эктоина |
Эктоин и 5-гидроксьектоин производятся микроорганизмами в ответ на истинный осмотический стресс, а не только в ответ на увеличение внешней солености.В случаях, когда накопление эктоина/5-гидроксиектоина в пулах было более подробно изучено, часто существует линейная связь между содержанием этих растворенных веществ в клетках и внешней соленостью/осмолярностью.Этот вывод предполагает, что бактериальные клетки могут воспринимать постепенное увеличение степени осмотического стресса, наложенного окружающей средой, может обрабатывать эту информацию генетически/физиологически,и затем может настроить свою эктоин/5-гидроксиектоин биосинтезную способность в тонко настроенной манере, чтобы снять ограничения, наложенные высокой осмолярностью на гидратацию клеток, физиологии и роста. High-osmolarity-dictated increases in the cellular ectoine pools are largely accomplished through osmotically-responsive increases in the transcription of the ectoine/5-hydroxyectoine biosynthetic genes, хотя могут быть и посттранскрипционные эффекты. Attesting to the role of ectoine as a potent osmostress protectant is the finding that the disruption of the ectABC biosynthetic genes causes osmotic sensitivity and the genetic disruption of the gene (ectD) for the ectoine hydroxylase in Chromohalobacter salexigens impairs the ability to cope effectively with high growth temperature extremesВ микроорганизмах, способных синтезировать как эктоин, так и 5-гидроксьектоин, часто встречается смесь этих двух растворителей.5 мМ каждый) обеспечивали лучшую защиту от соли и теплового стресса для Streptomyces coelicolor, когда он добавлялся в среду роста.Однако существуют также микроорганизмы, которые, по-видимому, производят почти исключительно 5-гидроксьектоин во время осмотического стресса и различных фаз роста культуры. |
| существование |
Эктоин содержится в высоких концентрациях в галофильных микроорганизмах и дает устойчивость к соли и температурному стрессу.Эктоин впервые был идентифицирован в микроорганизме Ectothiorhodospira halochloris, но с тех пор обнаружено в широком диапазоне грам-отрицательных и грам-положительных бактерий. |
| Биосинтез эктоина |
Эктоины распространены у аэробных гетеротрофных эубактерий.Альдегид превращается в L-2,4-диаминомасляная кислота, которая затем ацетилируется из Nγ-ацетилдиаминомасляной кислоты (NADA).Синтез эктоина осуществляется процессом трех генов.: ectABC. ген ectA кодирует ацетилтрансферазу диаминомасляной кислоты; ectB кодирует аминотрансферазу диаминомасляной кислоты и ectC кодирует синтезату эктоина.
Эктоин синтезируется из аспартат-семиальдегида, центрального промежуточного вещества в синтезе аминокислот, принадлежащих к семейству аспартатов.Сначала, аспартат-семиалдегид трансаминируется в 2,4-диаминомасляную кислоту (DABA) с глутамином в качестве донора аминогрупп. Трансаминирование катализируется DABA-трансаминазой ectB.EctB представляет собой белк с 421 остатком с молекулярной массой 46.1 кДА, который требует К1 для своей активности трансаминазы и для стабильности белка.Элонгаты указывают на то, что DABA аминотрансфераза ectB может образовывать гомогексамер в естественном состоянии.Затем ацетилгруппа переводится на DABA из ацетил-CoA DABA-Nγ-ацетилтрансферазой ectA для синтеза Nγ-ацетил-L-2,4-диаминомасляной кислоты.EctA представляет собой белок с 192 остатками с вычисленной молекулярной массой 21Наконец, эктоин синтаза ectC катализатор циклической конденсации Nγ-ацетил-2,4-диаминомасляной кислоты, что приводит к образованию эктоина.EctC представляет собой белок с 137 остатками с расчетной молекулярной массой 150,5 кДа с значением pI 4.9Белок ectC принадлежит к семейству ферментов углерод-кислородных лиаз.Эксперименты in vitro с очищенным ectC показали, что активность эктоинсинтазы и аффинность к ее субстрату сильно влияют на NaCl.При определенных стрессовых условиях (например, при повышенной температуре) H. elongata преобразует часть эктоина в 5-гидроксиэктоин посредством эктоингидроксилазы (EctD).Эктоингидроксилаза EctD состоит из 332 аминокислот и имеет молекулярную массу 37Белок ectD является членом подсемейства оксигеназ в суперсемействе диоксигеназ, не содержащих гема, зависящих от железа (II) и α-кетоглутарата.Было показано, что эктоингидроксилаза катализирует прямое гидроксилирование эктоина в 5- гидроксьектоин.Гены для биосинтеза эктоина ectABC сгруппированы вместе и могут быть найдены всего в 5 кБ от точки окончания репликации хромосом.Ген ectD, кодирующий гидроксилазу для синтеза гидроксиектоина, расположен отдельно от кластера ectABCНедавно Швибберт и его коллеги отобразили места транскрипционной инициации ectABC и обнаружили два промотора перед ectA и один вверх по течению от ectC.Вверх по течению от ectA были обнаружены предполагаемый промотор σ70 и осмотически индуцируемый промотор σ38, в то время как перед ectC расположен σ54-контролируемый промотор. σ54-контролируемые промоторы часто участвуют в транскрипции азотно-регулируемых генов.Транскрипционная регуляция ectABC с помощью осморегулируемого промотора σ38 и промотора σ54 согласуется с физиологическими наблюдениями, сделанными с другими бактериями., таких как Corynebacterium glutamicum и Halorhodospira (ранее Ectothiorhodospira) halochloris.Было показано, что синтез совместимых растворимых пролина и глицина бетаинаБиосинтез эктоина регулируется на уровне транскрипции и активности ферментов.elongata показал увеличение мРНК от ectA, ectB и ectC с увеличением концентрации хлорида натрия с 0, 6% (0, 1 M) до 12% (2 M) NaCl.Аналогичные результаты были получены при анализе протеома, который показал увеличение белка ectABC при повышенном содержании соли.Вклад экспрессии и ферментативной активности ectABC в осморегулируемый синтез эктоина был исследован с клетками H. elongata, которые были подвергнуты лечению с целью отмены биосинтеза белка.Культуры H. элонгаты с и без Cm, растущие при 1% NaCl (0,17 M) и 4% NaCl (0,68 M) подвергались осмотическому подъему.Концентрация соли в культурах, выращиваемых при 1% NaCl, была увеличена до 4% NaCl, а в культурах, выращиваемых при 4% NaCl, - до 8% NaCl.Клетки, обработанные Cm, выращенные при низкой концентрации соли 1% NaCl, не смогли синтезировать достаточное количество эктоина в ответ на шок соли, который поднял соленость до 4% NaCl. |
| Описание |
Эктоин является циклическим тетрагидропиримидиновым органическим осмолитом, который был обнаружен в галофильной бактерии Ectothiorhodospira halochloris.Он является наиболее распространенным растворенным веществом, вырабатываемым аэробными гетеротрофными эубактериями, и широко характеризуется как осмопротектор и стабилизатор для клеток и биомолекул..
Эктоин считается членом семейства мелкомолекулярных шаперонов (SMC).предотвращение неправильного сложения/ денатурации белков и других нестабильных макромолекулЭктоин сохраняет ферменты и целые клетки от вредных условий, таких как заморозка, сушка или нагрев.обладает способностью сохранять протеолитическую активность трипсина и химотрипсинаПоказано, что он индуцирует белки теплового шока и снижает воспалительные сигналы в кератиноцитах человека.даже при концентрациях до 100 мМ.
Эктоин сильно ингибирует образование амилоида Ab42 in vitro, снижая токсичность для клеток нейробластомы человека.Ab42 был найден самым преобладающим протеолитическим фрагментом, обнаруженным в амилоидных бляшках.Таким образом, эктоин может действовать как потенциальный ингибитор, связанный с нейродегенеративными заболеваниями. |
| Использование |
Эктоин является естественным защитным средством, которое стабилизирует белки и другие клеточные структуры и защищает кожу от стрессов, таких как воздействие УФ- лучей и сухость. |
| Определение |
Эктоин - это гетероцикл карбоксамидина, полученный путем формальной конденсации (2S) - 2,4-диаминобутановой кислоты с уксусной кислотой. Он играет роль осмолита.4,5,6-тетрагидропиримидины и монокарбоксильная кислота. Это конъюгированная кислота эктоната. Это таутомер эктоин-звиттериона. |
| Биохимические/физиологические действия |
Эктоин является осмопротектором в различных микроорганизмах, включая гетеротрофные, галофильные и негалофильные бактерии, такие как Streptomyces и E. coli.Этот совместимый растворимый также защищает EЭкдизон связан со стабилизацией белковых и липидных двуслоев. Он также регулирует удержание нагрузки на объем и уменьшает стресс высыхания.Он может использоваться при лечении воспалительных заболеваний, таких как аллергический ринит.Экдизон вызывает структурные изменения в ДНК in vitro и защищает ДНК от ионизирующего излучения (IR).Он предотвращает образование амилоида инсулина in vitroЭкдизон является осмопротектором для различных микроорганизмов, включая гетеротрофные, галофильные и негалофильные бактерии, такие как Стрептомицы и Э. coli.Этот совместимый растворимый также защищает EЭкдизон связан со стабилизацией белковых и липидных двуслоев. Он также регулирует удержание нагрузки на объем и уменьшает стресс высыхания.Он может использоваться при лечении воспалительных заболеваний, таких как аллергический ринит.Экдизон вызывает структурные изменения в ДНК in vitro и защищает ДНК от ионизирующего излучения (IR).Он предотвращает образование амилоида инсулина in vitro. |
| Ссылки |
1Галински, Э.А., и др., 1,4,5,6-тетрагидро-2-метил-4-пиримидинкарбоксиловая кислота. Новая циклическая аминокислота из галофильных фототрофных бактерий рода Ectothiorhodospira. Eur. J. Biochem., 149, 135 - 139 (1985).
2Kanapathipillai, M. et al., Эктоин и гидроксиектоин ингибируют агрегацию и нейротоксичность б-амилоида болезни Альцгеймера.
3. Kolp, S. et al., Совместимые растворимые в качестве защитных средств для зимогенов от протеолиза.
4Буоммино, Э. и др., Эктоин из галофильных микроорганизмов индуцирует экспрессию hsp70 и hsp70B′ в кератиноцитах человека, модулирующих провоспалительный ответ.197-203 (2005 г.). |
