Atromentina

La atromentina es un compuesto químico natural que se encuentra en los hongos Agaricomycetes de los órdenes Agaricales y Thelephorales . También se puede preparar mediante síntesis de laboratorio . ^[1] Químicamente, es un polifenol y una benzoquinona . ^[2]

La atromentina se ha encontrado en cultivos de Clitocybe subilludens ^[3] y en extractos de Hydnellum peckii . Las primeras enzimas en su biosíntesis se han caracterizado en Tapinella panuoides . ^[4] Una de ellas se llama atromentina sintetasa. ^[5]

Se han estudiado in vitro varias actividades biológicas potenciales de la atromentina . La atromentina posee actividad antibacteriana in vitro , inhibiendo la enzima enoil-acilo proteína transportadora reductasa (esencial para la biosíntesis de ácidos grasos ) en la bacteria Streptococcus pneumoniae . ^[6] Se ha demostrado que la atromentina es un estimulante del músculo liso . ^[7] También induce la apoptosis en células de leucemia humana U937 aisladas . ^[8] También es un anticoagulante . ^[9]

La atromentina se biosintetiza a partir de dos unidades de ácido 4-hidroxifenilpirúvico (4-HPP) a través de una enzima similar a la péptido sintetasa no ribosómica (atromentina sintetasa), que contiene la arquitectura de dominio adenilación-tiolación-tioesterasa (AT-TE). La 4-HPP se produce a partir de una desaminación a través de una aminotransferasa. La base genética de estos dos genes está agrupada (es decir, adyacente una a la otra). Estas enzimas se caracterizaron por primera vez en Tapinella panuoides sobreexpresando los genes respectivos (AtrA y AtrD) en E. coli e incubando la holoenzima con 4-HPP para observar la formación de atromentina. ^[4] A esto le siguió la caracterización de la enzima GreA en Suillus grevillei , ^[10] seis (InvA1-6, de los cuales InvA1, 2 y 5 eran funcionales) en Paxillus involutus , ^[11] y NPS3 de Serpula lacrymans . ^{[12] [13]} Además, hay otro gen adyacente y conservado que codifica una alcohol deshidrogenasa/oxidorreductasa cuya función no está clara. En la mayoría de los casos, los genes biosintéticos agrupados se encuentran ortólogos en basidiomicetos. Se encontró un motivo promotor común compartido entre la atromentina sintetasa y la aminotransferasa de 23 basidiomicetos productores de atromentina diferentes que estaba en casi todos los casos ausente de la alcohol deshidrogenasa, lo que indica la corregulación de los dos genes esenciales que aseguran la producción de atromentina por un factor de transcripción común. ^{[12] [14]} Se identificaron motivos promotores adicionales que precedieron a los genes de atromentina para ectomicorrizas que estaban ausentes en las podredumbres pardas, lo que indica una regulación genética diferente de la atromentina. ^[14] Los genes para la sintetasa y la aminotransferasa de atromentina de S. lacrymans se regularon positivamente durante la co-incubación con bacterias. ^[14]

La enzima similar a la sintetasa de péptidos no ribosómicos (sintetasa de atromentina) que condensa simétricamente dos monómeros de 4-HPP tiene un dominio de adenilación que acepta los sustratos antes de la catálisis. El dominio aceptor contiene un código de 10 aminoácidos conocido como el Código No Ribosomal (código NRPS). Aquí, se utiliza el ejemplo de la sintetasa de atromentina de Suills grevillei , GreA. El código se encuentra en las posiciones de aminoácidos 235 (V), 236 (A), 239 (E), 278 (F), 299 (S), 301 (G), 322 (G), 320 (A), 331 (C), 517 (K). ^[10] El código se alinea con las sintetasas de atromentina de S. lacrymans (NPS3), Tapinella panuoides (AtrA) y Paxillus involutus (InvAs). De manera similar, el código NRPS para la producción de atromentina respalda el código universal para otros compuestos derivados del alfa-cetoácido aromático, como los de la L -fenilalanina como la ralfuranona B a través del ácido fenilpirúvico, y del L -triptófano como la didesmetil asterriquinona D a través del ácido indol-3-pirúvico (nótese que la atromentina se deriva del alfa-cetoácido aromático L-tirosina a través del ácido 4-hidroxifenilpirúvico). ^{[ cita requerida ]}

Para InvAs de Paxillus involutus , también se encontró un motivo de aminoácido común en el dominio de la tioesterasa (último dominio) que respaldó los datos bioquímicos de que la enzima era funcional para completar la formación de atromentina o no. ^[11]

El aminoácido aromático L -tirosina es el precursor del ácido 4-hidroxifenilpirúvico, y 2 unidades de 4-HPP se condensan para formar atromentina. El paso inicial es la desaminación a través de una aminotransferasa. El segundo paso es catalizado por una enzima similar a la péptido sintetasa no ribosómica (similar a NRPS, porque no tiene un dominio de condensación canónico, llamada atromentina/quinona sintetasa). El dominio de adenilación de esta enzima similar a NRPS acepta 4-HPP según lo determinado por el ensayo de intercambio ATP-PPi. La enzima, cuando se produce en E. coli , necesita ser preparada para su forma holo a través de una fosfopanteteinil transferasa (Ppant), aunque E. coli puede preparar in vivo la apoenzima (por ejemplo, a través de EntD). Se han utilizado con éxito ppants a partir de ADNc derivado de A. nidulans (p. ej., NpgA), Streptomyces verticillus (Svp) y Paxillus involutus (PptA). Algunos estudios, en particular de la bacteria Burkholderia thailandensis por Biggins et al., han demostrado que el gen de la aminotransferasa puede estar ausente y que esta actividad puede ser suministrada a través de su metabolismo primario. ^{[ cita requerida ]}

La atromentina es el precursor de varios otros pigmentos, incluidos los ácidos pulvínicos como el ácido variegatico , ácido xerocómico , ácido homoxerocómico, ácido isoxerocómico , ácido atromentico , variegatorrubina , xerocomorrubina y otros derivados modificados. Los principales pigmentos de tipo ácido pulvínico se encontraron secretados durante la co-incubación con bacterias o la introducción a un alto contenido de nitrógeno orgánico (en comparación con el crecimiento en un medio no inductor que contiene nitrógeno inorgánico). Las diarilciclopentenonas incluyen involutina, involutona, girocianina, giroporina (variante oxidada de girocianina), anhidroinvolutina y chamonixina. Aunque estructuralmente similares, las grevillinas (AD) se derivan de 4-HPP, el precursor de la atromentina. Las grevillinas son un marcador quimiotaxonómico para el género Suillus. Las modificaciones de la atromentina incluyen leucoatromentina, leucomentina-3, leucomentina-4 y ciclocoleucomelona. Además, el ácido telefórico es un derivado del clado teleforoide. Se desconocen las distintas enzimas implicadas en la formación de estos pigmentos, aparte de la base genética y enzimática para la producción de su precursor, la atromentina.

En Paxillus involutus , se identificaron seis enzimas similares a la sintetasa de péptidos no ribosómicos en el genoma anotado que está disponible a través del portal JGI MycoCosm. Estos genes, denominados InvA1,2,3,4,5 y 6, se sobreexpresaron en E. coli y se caracterizaron mediante la co-incubación de la apoenzima con 4-HPP para determinar la formación de atromentina, como se observó por su espectro UV-Vis característico y su masa monoisotópica. Se encontró que tres de las seis enzimas eran funcionales. Esto mostró una redundancia sin precedentes para la producción de atromentina en un basidiomiceto. ^[11]