Хопаноиды
Класс химических соединений
Некоторые репрезентативные гопаноиды: A. Диплоптен, также называемый 22(29)-гопеном B. Диплоптерол, также называемый гопан-22-олом, гидратированный цикломер диплоптена C. Бактериогопанететрол (BHT), распространенный расширенный гопаноид D. Гопан, диагенетический продукт A и B, который возникает в восстановительных условиях во время осадконакопления и сохраняется в горной породе. Диагенетическим продуктом C будет расширенный гопан C 35 .

Гопаноиды представляют собой разнообразный подкласс тритерпеноидов с тем же углеводородным скелетом, что и соединение гопан . Эта группа пентациклических молекул, следовательно, относится к простым гопенам, гопанолам и гопанам, но также и к широко функционализированным производным, таким как бактериогопанполиолы (БГП) и гопаноиды, ковалентно присоединенные к липиду А. [ 1] [2]

Первый известный гопаноид, гидроксигопанон, был выделен двумя химиками из Национальной галереи в Лондоне, работавшими над химией даммаровой камеди , натуральной смолы, используемой в качестве лака для картин. [3] Хотя часто предполагается, что гопаноиды производятся только бактериями, их название на самом деле происходит от обилия гопаноидных соединений в смоле растений рода Hopea . В свою очередь, этот род назван в честь Джона Хоупа , первого хранителя Королевского ботанического сада в Эдинбурге .

С момента их первоначального открытия в покрытосеменных растениях гопаноиды были обнаружены в плазматических мембранах бактерий , лишайников , мохообразных , папоротников , тропических деревьев и грибов . [4] Гопаноиды имеют стабильные полициклические структуры, которые хорошо сохраняются в нефтяных резервуарах , горных породах и осадках, что позволяет интерпретировать диагенетические продукты этих молекул как биомаркеры присутствия определенных микробов и, возможно, химических или физических условий во время отложения . [5] Гопаноиды не были обнаружены в археях . [6] [7]

Биологическая функция

Около 10% секвенированных бактериальных геномов имеют предполагаемый ген shc , кодирующий сквален-гопен циклазу , и предположительно могут вырабатывать гопаноиды, которые, как было показано, играют различные роли в плазматической мембране и могут позволять некоторым организмам адаптироваться в экстремальных условиях. [8] [9]

Поскольку гопаноиды изменяют свойства плазматической мембраны у бактерий, их часто сравнивают со стеролами (например, холестерином ), которые модулируют текучесть мембраны и выполняют другие функции у эукариот . [10] Хотя гопаноиды не устраняют дефицит стеролов, считается, что они увеличивают жесткость мембраны и уменьшают проницаемость. [9] [11] [12] Также было показано, что гаммапротеобактерии и эукариотические организмы, такие как лишайники и бриофиты, производят как стеролы, так и гопаноиды, что позволяет предположить, что эти липиды могут иметь другие различные функции. [4] [13] Примечательно, что способ упаковки гопаноидов в плазматическую мембрану может меняться в зависимости от того, какие функциональные группы прикреплены. Гопаноид бактериогопанететрол принимает поперечную ориентацию в липидных бислоях , но диплоптен локализуется между внутренним и внешним листком, предположительно утолщая мембрану для уменьшения проницаемости. [14]

Гопаноид диплоптерол упорядочивает мембраны, взаимодействуя с липидом А , распространенным мембранным липидом бактерий, способами, аналогичными тому, как холестерин и сфинголипиды взаимодействуют в эукариотических плазматических мембранах. [10] Было показано, что диплоптерол и холестерин способствуют конденсации и ингибируют образование гелевой фазы как в монослоях сфингомиелина , так и в монослоях модифицированного гликанами липида А. Кроме того, как диплоптерол, так и холестерин могут спасать фазовые переходы, зависящие от pH, в монослоях модифицированного гликанами липида А. [10] Роль гопаноидов в мембранно-опосредованной кислотной толерантности дополнительно подтверждается наблюдениями за ингибированным кислотой ростом и морфологическими аномалиями плазматической мембраны у бактерий с дефицитом гопаноидов с мутантными сквален-гопеновыми циклазами. [15] [16]

Гопаноиды вырабатываются несколькими азотфиксирующими бактериями . [9] У актиномицета Frankia гопаноиды в мембранах везикул, специализирующихся на фиксации азота , вероятно, ограничивают проникновение кислорода , делая липидный бислой более плотным и компактным. [17] У Bradyrhizobium гопаноиды, химически связанные с липидом A, увеличивают стабильность и жесткость мембраны, повышая устойчивость к стрессу и внутриклеточное выживание у бобовых Aeschynomene . [18] У цианобактерии Nostoc punctiforme большие количества 2-метилгопаноидов локализуются на внешних мембранах структур выживания, называемых акинетами . [19] В другом примере устойчивости к стрессу гопаноиды в воздушных гифах (спороносных структурах) прокариотических почвенных бактерий Streptomyces , как полагают, минимизируют потерю воды через мембрану в воздух. [20]

Биосинтез

Синтез сквалена

Поскольку гопаноиды являются терпеноидами C30 , биосинтез начинается с изопентенилпирофосфата (IPP) и диметилаллилпирофосфата (DMAP), которые объединяются с образованием изопреноидов с более длинной цепью . [2] Синтез этих более мелких предшественников происходит либо по мевалонатному пути , либо по метилэритритол-4-фосфатному пути в зависимости от вида бактерий, хотя последний, как правило, более распространен. [21] DMAP конденсируется с одной молекулой IPP в геранилпирофосфат , который, в свою очередь, конденсируется с другим IPP, образуя фарнезилпирофосфат (FPP) . [2] Скваленсинтаза , кодируемая геном sqs , затем катализирует конденсацию двух молекул FPP в прескваленпирофосфат (PSPP) перед окислением НАДФН для высвобождения сквалена . [22] Однако некоторые бактерии, продуцирующие гопаноиды, лишены скваленсинтазы и вместо этого используют три фермента HpnC, HpnD и HpnE, которые кодируются в опероне hpn со многими другими генами биосинтеза гопаноидов. [23] В этом альтернативном, но, по-видимому, более распространенном пути синтеза сквалена, HpnD высвобождает пирофосфат , поскольку он конденсирует две молекулы FPP в PSPP, который HpnC преобразует в гидроксисквален, потребляя молекулу воды и высвобождая еще один пирофосфат. Затем гидроксисквален восстанавливается до сквалена в реакции дегидратации, опосредованной FAD -зависимым ферментом HpnE. [22]

Активный центр сквален-гопен циклазы из Methylococcus capsulatus, взаимодействующий с субстратом, скваленом, показанным золотым цветом. Циклаза изображена как мономер.

Циклизация

Структура альфа-бочонка сквален-гопенового циклаза из Methylococcus capsulatus . Альфа-спирали показаны синим цветом, петлевые области — зеленым, а бета-слои — красным.

Затем сквален-гопен циклаза катализирует сложную реакцию циклизации, вовлекая сквален в энергетически выгодную конформацию всех стульев, прежде чем создать 5 циклов, 6 ковалентных связей и 9 хиральных центров на молекуле за один шаг. [24] [25] Этот фермент, кодируемый геном shc ( также называемым hpnF у некоторых бактерий), имеет двойную ⍺-бочку, характерную для биосинтеза терпеноидов [26] и присутствует в клетке в виде монотопного гомодимера , что означает, что пары циклазы встроены в плазматическую мембрану, но не охватывают ее. [24] [27] In vitro этот фермент проявляет беспорядочную субстратную специфичность, также циклизуя 2,3-оксидосквален . [28]

Ароматические остатки в активном центре образуют несколько неблагоприятных карбокатионов на субстрате, которые гасятся быстрой полициклизацией. [25] На последнем подэтапе реакции циклизации, после того как электроны, составляющие терминальную алкеновую связь на сквалене, атаковали гопениловый карбокатион, чтобы закрыть кольцо E, карбкатион C 22 может быть гаситься механизмами, которые приводят к различным гопаноидным продуктам. Нуклеофильная атака воды даст диплоптерол, тогда как депротонирование на соседнем углероде приведет к образованию одного из нескольких изомеров гопена, часто диплоптена. [4]

Функционализация

После циклизации гопаноиды часто модифицируются ферментами биосинтеза гопаноидов, кодируемыми генами в том же опероне, что и shc , hpn . [29] Например, радикальный белок SAM HpnH добавляет аденозиновую группу к диплоптену, образуя расширенный гопаноидный аденозилгопан C 35 , который затем может быть дополнительно функционализирован другими продуктами гена hpn . [30] HpnG катализирует удаление аденина из аденозилгопана с образованием рибозилгопана, который реагирует с образованием бактериогопанеттрола (BHT) в реакции, опосредованной неизвестным ферментом. [31] Дополнительные модификации могут происходить, когда HpnO аминирует концевой гидроксил на BHT, образуя аминобактериогопанетриол, или когда гликозилтрансфераза HpnI преобразует BHT в N-ацетилглюкозаминил-BHT. [32] В последовательности, связанный с биосинтезом гопаноида белок HpnK опосредует деацетилирование до глюкозаминил-BHT, из которого радикальный белок SAM HpnJ генерирует циклитоловый эфир. [32]

Важно отметить, что гопаноиды C 30 и C 35 могут быть метилированы в положениях C 2 и C 3 радикальными метилтрансферазами SAM HpnP и HpnR соответственно. [33] [34] Эти два метилирования особенно геостабильны по сравнению с модификациями боковой цепи и развлекали геобиологов на протяжении десятилетий. [9]

В биосинтетическом пути, эксклюзивном для некоторых бактерий, фермент тетрахиманолсинтаза катализирует превращение гопаноида диплоптена в пентациклический тритерпеноид тетрахиманол . У эукариот, таких как Tetrahymena , тетрахиманол вместо этого синтезируется непосредственно из сквалена циклазой, не имеющей гомологии с бактериальной тетрахиманолсинтазой. [35]

В палеобиологии

Гопаноиды, как было подсчитано, являются наиболее распространенными природными продуктами на Земле, остающимися в органической фракции всех осадков, независимо от возраста, происхождения или природы. Общее количество на Земле было оценено как 10 x 10 18 грамм (10 12 тонн) в 1992 году. [36] Биомолекулы, такие как ДНК и белки, деградируют во время диагенеза , но полициклические липиды сохраняются в окружающей среде в течение геологических временных масштабов из-за их слитых, стабильных структур. [37] Хотя гопаноиды и стерины восстанавливаются до гопанов и стеранов во время осаждения, эти диагенетические продукты все еще могут быть полезными биомаркерами или молекулярными ископаемыми для изучения совместной эволюции ранней жизни и Земли. [37] [38]

В настоящее время старейшими обнаруженными неоспоримыми окаменелостями тритерпеноидов являются мезопротерозойские окенан , стеран и метилгопан из бассейна возрастом 1,64 млрд лет (миллиард лет) в Австралии. [39] Однако анализ молекулярных часов показывает, что самые ранние стерины, вероятно, были образованы около 2,3 млрд лет назад, примерно в то же время, что и Великое окислительное событие , а синтез гопаноидов возник еще раньше. [40]

По нескольким причинам предполагалось, что гопаноиды и сквален-гопеновые циклазы являются более древними, чем стерины и оксидоскваленовые циклазы. Во-первых, диплоптерол синтезируется, когда вода гасит карбокатион C22, образованный во время полициклизации. Это указывает на то, что гопаноиды могут быть получены без молекулярного кислорода и могли служить суррогатом стерола до того, как атмосфера накопила кислород, который реагирует со скваленом в реакции, катализируемой скваленмонооксигеназой во время биосинтеза стерола. [1] Кроме того, сквален связывается со сквален-гопеновыми циклазами в низкоэнергетической конформации «все кресло», в то время как оксидосквален циклизуется в более напряженной конформации «кресло-лодка-кресло-лодка». [4] [41] Сквален-гопеновые циклазы также демонстрируют большую субстратную неоднородность, поскольку они циклизуют оксидосквален in vitro , что заставило некоторых ученых выдвинуть гипотезу, что они являются эволюционными предшественниками оксидоскваленовых циклаз. [41] Другие ученые предположили, что сквален-гопеновые и оксидоскваленовые циклазы произошли от общего предка, предполагаемой бактериальной циклазы, которая могла бы производить трициклический малабариканоид или тетрациклический даммараноид . [1] [42]

2-метилгопаноиды

Структура 2-альфа-метилгопана с атомами углерода базовой структуры гопана, пронумерованными в соответствии с соглашением. Пять колец углерода, первые четыре из которых являются 6-членными, а пятое - 5-членным, расположены таким образом, что каждое из них имеет общее ребро. В базовой структуре кольца однократно метилированы по атомам углерода 8, 10, 14 и 18 и дважды метилированы по атому углерода 4. Двадцать первый углерод, расположенный в пятом кольце, связан со вторым углеродом в 8-углеродной цепи. В 2-альфа-метилгопане соединение метилировано по атому углерода 2. Эта дополнительная метильная группа обозначена красным цветом.
Структура 2-α-метилгопана с атомами углерода базовой структуры гопана, пронумерованными в соответствии с соглашением. Метильная группа в положении C2 обозначена красным цветом.

В качестве биомаркера цианобактерий

Предложение

2-метилгопаны, часто определяемые как индекс 2-α-метилгопана, были впервые предложены в качестве биомаркера оксигенного фотосинтеза Роджером Саммонсом и его коллегами после открытия предшественников липидов, 2-метилгопанолов, в культурах и матах цианобактерий . [43] Последующее открытие 2-α-метилгопанов, предположительно из фотосинтетических цианобактерий в сланцах возрастом 2,7 млрд лет из кратона Пилбара в Западной Австралии, предположило наличие разрыва в 400 млн лет (миллионов лет) между эволюцией оксигенного метаболизма и Великим окислительным событием. [44] Однако эти выводы были позже отвергнуты из-за потенциального загрязнения современными углеводородами. [45]

Предполагаемое присутствие цианобактерий на основе обильных 2-метилгопанов использовалось для объяснения отложения черных сланцев во время аптских и сеноман-туронских океанических аноксических событий (OAEs) и связанных с ними изотопных сигнатур 15 N, указывающих на фиксацию N 2. [46] Напротив, значения индекса 2-α-метилгопана относительно низкие в аналогичных франских и фаменских отложениях, соответствующих событиям Келлвассера , [47] хотя более высокие уровни были зарегистрированы в более поздних нижнефаменских разрезах. [48]

Спор

Статус 2-метилгопаноидов как биомаркера цианобактерий был поставлен под сомнение рядом микробиологических открытий. Было показано, что Geobacter sexualreducens синтезирует разнообразные гопанолы, хотя и не 2-метилгопанолы, при выращивании в строго анаэробных условиях. [8] Кроме того, было обнаружено, что аноксигенный фототроф Rhodopseudomonas palustris производит 2-метил-BHP только в аноксических условиях. [49] Это последнее открытие также привело к идентификации гена, кодирующего ключевую метилтрансферазу HpnP. [33] hpnP впоследствии был идентифицирован в ацидобактериях и многочисленных альфапротеобактериях , а филогенетический анализ гена пришел к выводу, что он возник в альфапротеобактериях и был приобретен цианобактериями и ацидобактериотами посредством горизонтального переноса генов . [50]

Среди цианобактерий продукция гопаноидов, как правило, ограничивается наземными цианобактериями. Среди морских цианобактерий эксперименты по культивированию, проведенные Хелен Талбот и коллегами, пришли к выводу, что только два морских вида – Trichodesmium и Crocosphaera – продуцируют бактериогопанполиолы. [51] Более поздний поиск hpnP на основе генов в доступных геномах цианобактерий и собранных метагеномом геномах (MAG) привел к аналогичным выводам, идентифицировав ген примерно у 30% наземных и пресноводных видов и только у одного из 739 морских геномов цианобактерий и MAG. [52] Кроме того, Nostoc punctiforme продуцирует наибольшее количество 2-метилгопаноидов при дифференциации в акинеты . Эти устойчивые к холоду и высыханию клеточные структуры находятся в состоянии покоя и, следовательно, не фотосинтетически активны, что еще больше оспаривает связь между 2-метилгопанами и оксигенным фотосинтезом. [19]

Другие интерпретации

Исследования, демонстрирующие, что нитрит-окисляющие бактерии (NOB) Nitrobacter vulgaris увеличивают производство 2-метилгопаноидов в 33 раза при добавлении кобаламина , способствовали нецианобактериальному объяснению наблюдаемого обилия 2-метилгопанов, связанных с меловыми OAE. Феликс Эллинг и коллеги предполагают, что опрокидывающая циркуляция вынесла на поверхность глубокие воды, богатые аммиаком и кобальтом, что способствовало аэробному окислению нитрита и синтезу кобаламина соответственно. Эта модель также рассматривает заметный недостаток 2-метилгопанов, связанный с событиями в средиземноморском сапропеле и в современных отложениях Черного моря . Поскольку обе среды характеризуются гораздо меньшим подъемом глубинных вод, 2-метилгопаноидные NOB, такие как N. vulgaris, вытесняются NOB с более высоким сродством к нитриту и анаммокс- бактериями. [52]

Исследование окружающей среды, проведенное Джессикой Риччи и соавторами с использованием метагеномов и библиотек клонов, выявило значительную корреляцию между микробными сообществами, связанными с растениями, и присутствием hpnP , на основании чего они предполагают, что 2-метилгопаноиды являются биомаркером для сидячих микробных сообществ с высокой осмолярностью и низким содержанием кислорода и фиксированного азота. [53]

3-метилгопаноиды

3-метилгопаноиды исторически ассоциировались с аэробной метанотрофией на основе экспериментов по культивированию [54] и совместной встречаемости с аэробными метанотрофами в окружающей среде. [55] Таким образом, присутствие 3-метилгопанов вместе с истощением 13 C считаются маркерами древней аэробной метанотрофии. [34] Однако уже несколько десятилетий известно , что уксуснокислые бактерии также производят 2-метилгопаноиды. [54] Кроме того, после идентификации hpnR , гена, ответственного за метилирование гопаноидов в положении C 3 , Паула Веландер и Роджер Саммонс идентифицировали предполагаемые гомологи hpnR у представителей альфа- , бета- и гамма-протеобактерий , актиномицетов , нитроспирот , кандидата типа NC10 и ацидобактерий , а также в трех метагеномах. Таким образом, Веландер и Саммонс приходят к выводу, что 3-метилгопаноиды сами по себе не могут служить доказательством аэробной метанотрофии. [34]

Приложения

Промышленность

Элегантный механизм, лежащий в основе протоназной активности сквален-гопен циклазы, был оценен и адаптирован инженерами-химиками из Университета Штутгарта, Германия. Активная разработка сайта привела к потере способности фермента образовывать гопаноиды, но позволила использовать кислотный катализ Бренстеда для стереоселективной циклизации монотерпеноидов гераниола , эпоксигераниола и цитронеллаля . [56]

Сельское хозяйство

Применение гопаноидов и азотфиксаторов, продуцирующих гопаноиды, в почве было предложено и запатентовано как метод биоудобрения, который повышает устойчивость микробных симбионтов, связанных с растениями, к окружающей среде, включая азотфиксирующие бактерии, которые необходимы для преобразования атмосферного азота в растворимые формы, доступные для сельскохозяйственных культур. [57]

Лекарство

В ходе более поздних исследований взаимодействия диплоптерола и липида А в Methylobacterium extorquens было обнаружено, что транспорт нескольких лекарственных средств является процессом, зависящим от гопаноидов. Мутанты циклазы сквален-гопена, полученные из дикого типа, способного к оттоку нескольких лекарственных средств , механизму устойчивости к лекарственным средствам, опосредованному интегральными транспортными белками, утратили способность выполнять как транспорт нескольких лекарственных средств, так и синтез гопаноидов. [12] Исследователи указывают, что это может быть связано с прямой регуляцией транспортных белков гопаноидами или косвенно, путем изменения порядка мембран таким образом, что нарушается транспортная система. [12]

Ссылки

  1. ^ abc Welander PV (август 2019). «Расшифровка эволюционной истории микробных циклических тритерпеноидов». Free Radical Biology & Medicine . Early Life on Earth and Oxidative Stress. 140 : 270– 278. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2019.05.002 . PMID  31071437.
  2. ^ abc Sohlenkamp C, Geiger O (январь 2016 г.). «Бактериальные мембранные липиды: разнообразие структур и путей». FEMS Microbiology Reviews . 40 (1): 133–59 . doi : 10.1093/femsre/fuv008 . PMID  25862689.
  3. ^ Миллс Дж. С., Вернер А. Е. (1955-01-01). «Химия даммаровой смолы». Журнал химического общества (возобновлено) : 3132– 3140. doi : 10.1039/JR9550003132. ISSN  0368-1769.
  4. ^ abcd Volkman JK (2005-02-01). "Стерины и другие тритерпеноиды: специфичность источника и эволюция биосинтетических путей". Органическая геохимия . 36 (2): 139– 159. doi :10.1016/j.orggeochem.2004.06.013.
  5. ^ Хант Дж. М., Филп РП, Квенволден КА (2002-09-01). «Ранние разработки в области нефтяной геохимии». Органическая геохимия . 33 (9): 1025– 1052. doi :10.1016/S0146-6380(02)00056-6.
  6. ^ Уильям У. Кристи. «Библиотека липидов AOCS. Гопаноиды». Американское общество нефтехимиков. Архивировано из оригинала 05.03.2016. Получено 17.11.2015.
  7. ^ "Гопаноиды - AOCS Lipid Library". 2016-03-05. Архивировано из оригинала 2016-03-05 . Получено 2020-03-06 .
  8. ^ ab Fischer WW, Summons RE, Pearson A (2005). «Целевое геномное обнаружение биосинтетических путей: анаэробное производство гопаноидных биомаркеров обычным осадочным микробом». Geobiology . 3 (1): 33– 40. doi :10.1111/j.1472-4669.2005.00041.x. S2CID  2124789.
  9. ^ abcd Belin BJ, Busset N, Giraud E, Molinaro A, Silipo A, Newman DK (май 2018 г.). «Гопаноидные липиды: от мембран до взаимодействий растений и бактерий». Nature Reviews. Microbiology . 16 (5): 304– 315. doi :10.1038/nrmicro.2017.173. PMC 6087623 . PMID  29456243. 
  10. ^ abc Sáenz JP, Sezgin E, Schwille P, Simons K (август 2012 г.). «Функциональная конвергенция гопаноидов и стеролов в мембранном порядке». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (35): 14236– 40. Bibcode : 2012PNAS..10914236S . doi : 10.1073/pnas.1212141109 . PMC 3435179. PMID  22893685. 
  11. ^ Wu CH, Bialecka-Fornal M, Newman DK (январь 2015 г.). Clardy J (ред.). «Метилирование в положении C-2 гопаноидов увеличивает жесткость нативных бактериальных мембран». eLife . 4 : e05663. doi : 10.7554/eLife.05663 . PMC 4337730 . PMID  25599566. 
  12. ^ abc Sáenz JP, Grosser D, Bradley AS, Lagny TJ, Lavrynenko O, Broda M, Simons K (сентябрь 2015 г.). «Гопаноиды как функциональные аналоги холестерина в бактериальных мембранах». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (38): 11971– 6. Bibcode : 2015PNAS..11211971S. doi : 10.1073/pnas.1515607112 . PMC 4586864. PMID  26351677 . 
  13. ^ Tippelt A, Jahnke L, Poralla K (март 1998). «Сквален-гопеновая циклаза из Methylococcus capsulatus (Bath): бактерия, продуцирующая гопаноиды и стероиды». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Липиды и липидный метаболизм . 1391 (2): 223– 32. doi :10.1016/S0005-2760(97)00212-9. PMID  9555026.
  14. ^ Poger D, Mark AE (декабрь 2013 г.). «Относительное влияние стеролов и гопаноидов на липидные бислои: когда сопоставимое не идентично». Журнал физической химии B. 117 ( 50): 16129– 40. doi :10.1021/jp409748d. PMID  24299489.
  15. ^ Schmerk CL, Bernards MA, Valvano MA (декабрь 2011 г.). «Выработка гопаноидов необходима для толерантности к низкому pH, устойчивости к противомикробным препаратам и подвижности Burkholderia cenocepacia». Журнал бактериологии . 193 (23): 6712– 23. doi :10.1128/JB.05979-11. PMC 3232912. PMID  21965564 . 
  16. ^ Welander PV , Hunter RC, Zhang L, Sessions AL, Summons RE, Newman DK (октябрь 2009 г.). «Гопаноиды играют роль в целостности мембран и гомеостазе pH у Rhodopseudomonas palustris TIE-1». Журнал бактериологии . 191 (19): 6145–56 . doi :10.1128/JB.00460-09. PMC 2747905. PMID  19592593 . 
  17. ^ Berry AM, Harriott OT, Moreau RA, Osman SF, Benson DR, Jones AD (июль 1993 г.). «Гопаноидные липиды составляют оболочку пузырьков Frankia, предполагаемый барьер диффузии кислорода в нитрогеназу». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 90 (13): 6091– 4. Bibcode : 1993PNAS...90.6091B. doi : 10.1073 /pnas.90.13.6091 . PMC 46873. PMID  11607408. 
  18. ^ Silipo A, Vitiello G, Gully D, Sturiale L, Chaintreuil C, Fardoux J, et al. (октябрь 2014 г.). "Ковалентно связанный гопаноид-липид A улучшает сопротивление внешней мембраны симбионта бобовых Bradyrhizobium" (PDF) . Nature Communications . 5 (1): 5106. Bibcode :2014NatCo...5.5106S. doi : 10.1038/ncomms6106 . PMID  25355435.
  19. ^ ab Doughty DM, Hunter RC, Summons RE, Newman DK (декабрь 2009 г.). "2-Метилгопаноиды максимально производятся в акинетах Nostoc punctiforme: геобиологические последствия". Geobiology . 7 (5): 524– 32. doi :10.1111/j.1472-4669.2009.00217.x. PMC 2860729 . PMID  19811542. 
  20. ^ Poralla K, Muth G, Härtner T (август 2000). «Гопаноиды образуются во время перехода от субстрата к воздушным гифам в Streptomyces coelicolor A3(2)». FEMS Microbiology Letters . 189 (1): 93– 5. doi : 10.1111/j.1574-6968.2000.tb09212.x . PMID  10913872.
  21. ^ Перес-Хиль Дж., Родригес-Консепсьон М. (май 2013 г.). «Метаболическая пластичность биосинтеза изопреноидов у бактерий» . Биохимический журнал . 452 (1): 19–25 . doi : 10.1042/BJ20121899. ПМИД  23614721.
  22. ^ ab Pan JJ, Solbiati JO, Ramamoorthy G, Hillerich BS, Seidel RD, Cronan JE и др. (2015-05-27). «Биосинтез сквалена из фарнезилдифосфата у бактерий: три этапа, катализируемые тремя ферментами». ACS Central Science . 1 (2): 77– 82. doi :10.1021/acscentsci.5b00115. PMC 4527182 . PMID  26258173. 
  23. ^ van der Donk WA (май 2015 г.). «Бактерии делают это по-другому: альтернативный путь к сквалену». ACS Central Science . 1 (2): 64– 5. doi :10.1021/acscentsci.5b00142. PMC 4827487 . PMID  27162951. 
  24. ^ ab Siedenburg G, Jendrossek D (июнь 2011 г.). «Сквален-гопеновые циклазы». Прикладная и экологическая микробиология . 77 (12): 3905– 15. doi :10.1128/AEM.00300-11. PMC 3131620. PMID  21531832 . 
  25. ^ ab Hoshino T, Sato T (февраль 2002 г.). «Сквален-гопеновая циклаза: каталитический механизм и распознавание субстрата». Chemical Communications (4): 291– 301. doi :10.1039/B108995C. PMID  12120044.
  26. ^ Syren PO, Henche S, Eichler A, Nestl BM, Hauer B (декабрь 2016 г.). «Сквален-гопеновые циклазы — эволюция, динамика и каталитическая сфера». Current Opinion in Structural Biology . Multi-protein assemblies in signaling • Catalysis and regulation. 41 : 73– 82. doi :10.1016/j.sbi.2016.05.019. PMID  27336183.
  27. ^ Dang T, Prestwich GD (август 2000). «Сайт-направленный мутагенез сквален-гопен циклазы: измененная субстратная специфичность и распределение продукта». Химия и биология . 7 (8): 643– 9. doi : 10.1016/S1074-5521(00)00003-X . PMID  11048954.
  28. ^ Rohmer M, Anding C, Ourisson G (декабрь 1980 г.). «Неспецифический биосинтез тритерпенов гопана бесклеточной системой из Acetobacter pasteurianum». European Journal of Biochemistry . 112 (3): 541– 7. doi : 10.1111/j.1432-1033.1980.tb06117.x . PMID  7460938.
  29. ^ Perzl M, Reipen IG, Schmitz S, Poralla K, Sahm H, Sprenger GA, Kannenberg EL (июль 1998 г.). «Клонирование консервативных генов Zymomonas mobilis и Bradyrhizobium japonicum, которые функционируют в биосинтезе гопаноидных липидов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Липиды и липидный метаболизм . 1393 (1): 108– 18. doi :10.1016/S0005-2760(98)00064-2. PMID  9714766.
  30. ^ Брэдли AS, Пирсон A, Саенс JP, Маркс CJ (2010-10-01). "Аденозилхопан: первый промежуточный продукт в биосинтезе боковой цепи гопаноида". Органическая геохимия . 41 (10): 1075– 1081. doi :10.1016/j.orggeochem.2010.07.003.
  31. ^ Лю В., Сакр Э., Шеффер П., Талбот Х.М., Дониси Дж., Хартнер Т. и др. (сентябрь 2014 г.). «Рибозилгопан, новый бактериальный гопаноид, как предшественник бактериогопанполиолов C35 в Streptomyces coelicolor A3 (2)». ХимБиоХим . 15 (14): 2156–61 . doi :10.1002/cbic.201402261. ПМК 4245026 . ПМИД  25155017. 
  32. ^ ab Schmerk CL, Welander PV, Hamad MA, Bain KL, Bernards MA, Summons RE, Valvano MA (март 2015 г.). «Выяснение пути биосинтеза гопаноида Burkholderia cenocepacia раскрывает функции консервативных белков в бактериях, продуцирующих гопаноид» (PDF) . Environmental Microbiology . 17 (3): 735– 50. doi :10.1111/1462-2920.12509. PMID  24888970. S2CID  10000650.
  33. ^ ab Welander PV, Coleman ML, Sessions AL, Summons RE, Newman DK (май 2010 г.). «Идентификация метилазы, необходимой для производства 2-метилгопаноида, и ее значение для интерпретации осадочных гопанов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (19): 8537– 42. Bibcode : 2010PNAS..107.8537W. doi : 10.1073/pnas.0912949107 . PMC 2889317. PMID  20421508 . 
  34. ^ abc Welander PV, Summons RE (август 2012 г.). «Открытие, таксономическое распределение и фенотипическая характеристика гена, необходимого для производства 3-метилгопаноида». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (32): 12905– 10. Bibcode : 2012PNAS..10912905W . doi : 10.1073/pnas.1208255109 . PMC 3420191. PMID  22826256. 
  35. ^ Banta AB, Wei JH, Welander PV (ноябрь 2015 г.). «Отдельный путь синтеза тетрахиманола у бактерий». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (44): 13478– 83. Bibcode : 2015PNAS..11213478B . doi : 10.1073/pnas.1511482112 . PMC 4640766. PMID  26483502. 
  36. ^ Ourisson G, Albrecht P (сентябрь 1992 г.). «Гопаноиды. 1. Геогопаноиды: самые распространенные природные продукты на Земле?». Accounts of Chemical Research . 25 (9): 398– 402. doi :10.1021/ar00021a003.
  37. ^ ab Summons RE, Lincoln SA (2012-03-30). "Биомаркеры: Информативные молекулы для исследований в области геобиологии". Основы геобиологии . John Wiley & Sons, Ltd. стр.  269–296 . doi :10.1002/9781118280874.ch15. ISBN 978-1-118-28087-4.
  38. ^ Knoll AH (2003). Жизнь на молодой планете: первые три миллиарда лет эволюции на Земле . Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN 0-691-00978-3. OCLC  50604948.
  39. ^ Brocks JJ, Love GD, Summons RE, Knoll AH, Logan GA, Bowden SA (октябрь 2005 г.). «Биомаркерные доказательства наличия зеленых и пурпурных серных бактерий в стратифицированном палеопротерозойском море». Nature . 437 (7060): 866– 70. Bibcode :2005Natur.437..866B. doi :10.1038/nature04068. PMID  16208367. S2CID  4427285.
  40. ^ Gold DA, Caron A, Fournier GP, Summons RE (март 2017 г.). «Биосинтез палеопротерозойских стеролов и рост кислорода». Nature . 543 (7645): 420– 423. Bibcode :2017Natur.543..420G. doi :10.1038/nature21412. hdl : 1721.1/128450 . PMID  28264195. S2CID  205254122.
  41. ^ ab Ourisson G, Albrecht P, Rohmer M (1982-07-01). «Предсказательная микробная биохимия — от молекулярных ископаемых до прокариотических мембран». Trends in Biochemical Sciences . 7 (7): 236– 239. doi :10.1016/0968-0004(82)90028-7. ISSN  0968-0004.
  42. ^ Фишер WW, Пирсон А (2007). «Гипотезы происхождения и ранней эволюции тритерпеноидциклаз». Geobiology . 5 (1): 19– 34. doi :10.1111/j.1472-4669.2007.00096.x. PMID  36298871. S2CID  9351464.
  43. ^ Summons, Roger E.; Jahnke, Linda L.; Hope, Janet M.; Logan, Graham A. (август 1999 г.). "2-Метилгопаноиды как биомаркеры оксигенного фотосинтеза цианобактерий" . Nature . 400 (6744): 554– 557. doi :10.1038/23005. ISSN  1476-4687. PMID  10448856. S2CID  204995022.
  44. ^ Брокс, Дж. Дж. (1999-08-13). «Архейские молекулярные ископаемые и ранний подъем эукариот» . Science . 285 (5430): 1033– 1036. doi :10.1126/science.285.5430.1033. PMID  10446042.
  45. ^ Френч, Кэтрин Л.; Холлманн, Кристиан; Хоуп, Джанет М.; Шун, Петра Л.; Зумберге, Дж. Алекс; Хосино, Йосуке; Петерс, Карл А.; Джордж, Саймон К.; Лав, Гордон Д.; Брокс, Йохен Дж.; Бьюик, Роджер (12.05.2015). «Переоценка углеводородных биомаркеров в архейских породах». Труды Национальной академии наук . 112 (19): 5915– 5920. doi : 10.1073/pnas.1419563112 . ISSN  0027-8424. PMC 4434754. PMID 25918387  . 
  46. ^ Кайперс, Марсель ММ; ван Брейгель, Ивонн; Схоутен, Стефан; Эрба, Элизабетта; Синнингхе Дамсте, Яап С. (2004). «Цианобактерии, фиксирующие N2, поставляли питательное вещество N для меловых океанических бескислородных явлений» . Геология . 32 (10): 853. дои :10.1130/G20458.1. ISSN  0091-7613.
  47. ^ Хаддад, Эмили Э.; Туит, Майкл Л.; Мартинес, Аарон М.; Уиллифорд, Кеннет; Бойер, Диана Л.; Дросер, Мэри Л.; Лав, Гордон Д. (август 2016 г.). «Стратиграфические записи липидных биомаркеров через границу позднего девона, франа и фамена: сравнение эпиконтинентальных морских обстановок высоких и низких широт». Органическая геохимия . 98 : 38–53 . doi : 10.1016/j.orggeochem.2016.05.007 .
  48. ^ Marynowski, Leszek; Rakociński, Michał; Borcuch, Ewelina; Kremer, Barbara; Schubert, Brian A.; Jahren, A. Hope (июнь 2011 г.). «Молекулярные и петрографические индикаторы окислительно-восстановительных условий и бактериальных сообществ после массового вымирания F/F (Ковала, горы Святого Креста, Польша)» . Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . 306 ( 1– 2): 1– 14. doi :10.1016/j.palaeo.2011.03.018.
  49. ^ Rashby SE, Sessions AL, Summons RE, Newman DK (сентябрь 2007 г.). «Биосинтез 2-метилбактериогопанполиолов аноксигенным фототрофом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (38): 15099– 104. Bibcode : 2007PNAS..10415099R . doi : 10.1073/pnas.0704912104 . PMC 1986619. PMID  17848515. 
  50. ^ Риччи, Дж. Н.; Мишель, Эй Джей; Ньюман, ДК (май 2015 г.). «Филогенетический анализ HpnP показывает происхождение продукции 2-метилгопаноидов в альфапротеобактериях» (PDF) . Геобиология . 13 (3): 267–277 . doi :10.1111/gbi.12129. PMID  25630231. S2CID  7003010.
  51. ^ Talbot HM, Summons RE, Jahnke LL, Cockell CS, Rohmer M, Farrimond P (2008-02-01). «Сигнатуры цианобактериальных бактериогопанполиолов из культур и природных экологических условий». Органическая геохимия . 39 (2): 232– 263. doi :10.1016/j.orggeochem.2007.08.006.
  52. ^ ab Эллинг, Феликс Дж.; Хемингуэй, Джордон Д.; Эванс, Томас У.; Харбуш, Дженан Дж.; Спик, Ева; Саммонс, Роджер Э.; Пирсон, Энн (29.12.2020). «Связи биосинтеза, зависящие от витамина B 12, усиливают продукцию 2-метилгопаноида во время океанических аноксических событий с нитрификацией». Труды Национальной академии наук . 117 (52): 32996– 33004. doi : 10.1073/pnas.2012357117 . ISSN  0027-8424. PMC 7777029. PMID 33318211  . 
  53. ^ Риччи, Джессика Н.; Коулман, Морин Л.; Веландер, Паула В.; Сешнс, Алекс Л.; Саммонс, Роджер Э.; Спир, Джон Р.; Ньюман, Дайанна К. (март 2014 г.). «Разнообразная способность к производству 2-метилгопаноида коррелирует с определенной экологической нишей». Журнал ISME . 8 (3): 675– 684. doi :10.1038/ismej.2013.191. ISSN  1751-7362. PMC 3930323. PMID  24152713 . 
  54. ^ ab Zundel, Magali; Rohmer, Michel (июль 1985). "Прокариотические тритерпеноиды. 3. Биосинтез 2бета-метилгопаноидов и 3бета-метилгопаноидов Methylobacterium organophilum и Acetobacter pasteurianus ssp. pasteurianus". European Journal of Biochemistry . 150 (1): 35–39 . doi : 10.1111/j.1432-1033.1985.tb08984.x . ISSN  0014-2956. PMID  3926496.
  55. ^ Элверт, Маркус; Ниманн, Хельге (февраль 2008 г.). «Появление необычных стероидов и гопаноидов, полученных из аэробных метанотрофов в активном морском грязевом вулкане» . Органическая геохимия . 39 (2): 167– 177. doi :10.1016/j.orggeochem.2007.11.006.
  56. ^ Hammer SC, Marjanovic A, Dominicus JM, Nestl BM, Hauer B (февраль 2015 г.). «Сквален-гопеновые циклазы являются протоназами для стереоселективного катализа кислот Бренстеда». Nature Chemical Biology . 11 (2): 121– 6. doi :10.1038/nchembio.1719. PMID  25503928.
  57. ^ US 2017107160, Newman DK, Kulkarni G, Belin BJ, «Бактерии, продуцирующие гопаноиды, и связанные с ними биоудобрения, композиции, методы и системы», выдан 19 октября 2016 г., передан Калифорнийскому технологическому институту 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Гопаноиды&oldid=1268530689"