Staphyloxanthin
Diese Baustelle befindet sich fälschlicherweise im Artikelnamensraum. Bitte verschiebe die Seite oder entferne den Baustein {{Baustelle}}.
|
Staphyloxanthin
Vorkommen von Staphyloxanthin bei Staphylococcus aureus
Staphyloxanthin ist ein orangengelber Farbstoff, der für die Pigmentierung von Staphylococcus aureus verantwortlich ist und ihn damit von anderen Staphylokokkenarten und weiteren Kokken unterscheidet. Staphyloxanthin gab dem Bakterium auch seinen Speziesnamen.[1] Es handelt sich hierbei um ein Membranprotein, das für die Färbung dieses Keims verantwortlich ist und den wichtigsten Virulenzfaktor bildet, der den Erreger vor dem Immunsystems des Wirtes schützt.[2] ''Staphylococcus aureus'' ist ein grampositives, gelborange gefärbtes Bakterium, das traubenförmig wächst und in der Natur weit verbreitet ist. Als humanpathogener Erreger produziert er eine Vielzahl von extrazellulären Virulenzfaktoren wie Hämolysin, Koagulase, Enterotoxinen, TSST-1 und Protein A. S. aureus ist für viele in Krankenhäusern (nosokomialer) erworbene Infektionen und auch für einige Fälle von Lebensmittelvergiftungen verantwortlich ist.[3][4] Als MRSA-Keim ist S.aureus gegen Methicillin und gegen alle anderen ß-Lactam Antibiotika resistent.[5]Aufgrund auftretender Multidrug Resistenzstämme,zu denen die Linezolid-resistente MRSA (LRSA) und die Vancomycin-intermediäre und -resistente MRSA (VISA und VRSA) Vertreter gehören, benötigen therapeutische Behandlungen von S. aureus Infektionen neue Antiinfektiva. [6]
Chemische Eigenschaften von Staphyloxanthin
Der Pigmentname, Staphyloxanthin, wurde erstmals von Marshall und Rodwell erwähnt. [7] In einer Pionierarbeit isolierten und analysierten Marshall und Willmoth die chemische Struktur des Farbstoffs und weiteren verschiedenen Biosyntheseprodukten. [8]
Das Hauptpigment ist ein Triterpenoid-Carotinoid. Es wurde als α- d- Glucopyranosyl-1- O- (4,4'-diaponeurosporen-4-oat) -6- O- (12-methyltetradecanoat) identifiziert, in dem Glucose mit einer Triterpenoid-Carotinoid-Carbonsäure und einer C- 15–Fettsäure verestert ist. Von den in in photosynthetisch und nicht photosynthetisch aktiven Bakterien und in Eukaryoten vorkommenden Carotinoiden unterscheidet sich Staphyloxanthin durch seine kleinere Molekülstruktur mit nur einem aus C 30- Kohlenstoff umfassenden Molekülgerüst.[9] Die besondere Struktur des Bakterienfarbstoff beeinflusst die Membranfluidität und verleiht dem Erreger eine Membranstabilität.( Literatur)
Staphyloxanthin als Virulenzfaktor in S. aureus
Staphyloxanthin weist in seiner chemischen Struktur viele konjugierte Doppelbindungen auf, die dem Pigment die Eigenschaften verleihen Radikale abzufangen und Singulettsauerstoff zu löschen.[10] In Studien konnte gezeigt werden, dass Staphyloxanthin als biologisches Antioxidans die Bakterien vor Wasserstoffperoxid und Hydroxylradikalen schützt. Reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS), die von humanen Neutrophilen des Immunsystems als Schutzmaßnahme gegen pathogene Erreger produzieren werden, schädigen pigmentierte S. aureus nicht. Staphyloxanthin schützt als Membranportein nicht nur die Lipide in der Zellmembran sondern auch die Proteine und die DNA und erhöht damit die allgemeine Vitalität der Zellen.[11]
Biosynthese von Staphyloxanthin
Die fünf Strukturgene zur Synthese von Staphyloxanthin liegen in einem Operon crtOPQMN (CrtO, CrtP, CrtQ, CrtM und CrtN), das stromaufwärts von einem Sigma (B)-abhängiger Promotor reguliert und durch eine Terminatorsequenz stromabwärts jenseits des Gens crtN beendet wird.[12] Ein zusätzliches aldH- Gen in S. aureus, das sich 670 Kilobasenpaare jenseits des Operons auf der DNA befindet, kodiert für eine 4,4'-Diaponeurosporen-Aldehyd-Dehydrogenase (AldH). Dieses Enzym ist vermutlich für die vollständige Synthese des Farbstoffs von Bedeutung. [13] Die Synthese beginnt mit der Kondensation von zwei Molekülen Franesyldiphosphat zu Dehydrosqualen katalysiert durch die Dehydroqualensynthetase crtM. In der folgenden Reaktion wird Dehydrosqualen schrittweise durch die Dehydrosqualen-Desaturase ( CrtN) zu der Verbindung 4,4 –Diaponeurosporen, einem gelben Hauptzwischenprodukt des Biosynthesewegs, oxidiert. Das Gen CrtP kodiert vermutlich für eine Oxidase, die die terminalen Methylgruppe von der Verbindung 4,4 –Diaponeurosporen zu der Säure 4,4 -Diaponeurosporensäure oxidiert. Das Gen CrtQ, das für eine Glycosyltransferase kodiert, verestert Glucose an der C (1) - Position mit der Carboxylgruppe von 4,4'-Diaponeurosporensäure unter Bildung von Glycosyl-4,4'-diaponeurosporenoat. Im letzten Biosyntheseschritt verbindet die Acetyltransferase (CrtQ) Glucose mit der Carboxylgruppe der 12-Methyltetradecansäure zu dem organenen Pigment, dem Staphyloxanthin.<ref>Se Hyeuk Kim und Pyung Cheon Lee(2012):,Funktionelle Expression und Erweiterung des Staphylococcen-Staphyloxanthin-Biosynthesewegs in Escherichia coli,J. Biol. Chem . 2012 Jun 22; 287 (26): 21575–21583 Online veröffentlicht am 25. April 2012, doi: 10.1074 / jbc.M112.343020,PMCID: PMC3381123, PMID: 22535955.<ref>
Regulation des Operons
Literatur
Weblinks
Anmerkungen
- ↑ Pinner, M. und Voldrich, M. (1932) : Derivation of. Staphylococcus albus, citreus and roseus from. Staphylococcus aureus. J. Infect. Dis. 50:185-202. 157& ndash; 202].
- ↑ Casadevall A1, Pirofski LA:[https://www.ncbi.nlm.nih.gov,Host-pathogen interactions: redefining the basic concepts of virulence and pathogenicity.Infect Immun. 1999 Aug;67(8):3703-13.PMID:10417127,PMCID:PMC96643.
- ↑ Jeffrey W. Hall,Junshu Yang, Haiyong Guo, and Yinduo Ji :The Staphylococcus aureus AirSR Two-Component System Mediates Reactive Oxygen Species Resistance via Transcriptional Regulation of Staphyloxanthin Production, Infect Immun. 2017 Feb; 85(2): e00838-16. Published online 2017 Jan 26. Prepublished online 2016 Nov 21. doi: 10.1128/IAI.00838-16.
- ↑ Vandendriessche S., Vanderhaeghen W., Soares FV, et al.:[ Prävalenz, Risikofaktoren und genetische Vielfalt von Methicillin-resistentem Staphylococcus aureus, die von Menschen und Tieren in allen Bereichen der Tierproduktion übertragen werden]. J Antimicrob Chemother . 2013; 68 (7): 1510–1516. doi: 10.1093 / jac / dkt047.
- ↑ Daum RS (2008):Removing the Golden Coat of Staphylococcus aureusin N. Engl. J. Med. 359 , 85–87 [ PubMed ] [ Google Scholar ].
- ↑ Russoa A, Campanileb F, Falconea M et al (2015): Staphylokokken- Bakteriämie: Eine multizentrische Fall-Fall-Kontroll-Studie in Italien. Int J Antimicrob Agents. 2015; 45 (3): 255–261. doi: 10.1016 / j.ijantimicag.2014.12.008.
- ↑ Marshall, JH, und Rodwell, ES ( 1972 ) 3. Internationales Symposium über andere Carotinoide als Vitamin A, 4.-7. September 1972 , S. 56-57, International Union of Pure and Applied Chemisry,Cluj,Rumänien .
- ↑ Marshall, J. H., and Wilmoth, G. J.(1981):Pigments of Staphylococcus aureus, a series of triterpenoid carotenoids in J. Bacteriol. 147(3), 900-913.
- ↑ Pelz A1, Wieland KP, Putzbach K, Hentschel P, Albert K, Götz F.:Structure and biosynthesis of staphyloxanthin from Staphylococcus aureus, in J. Biol. Chem. 2005 Sep 16;280(37):32493-8. Epub 2005 Jul 14.
- ↑ Krinsky, NI 1993. Wirkungen von Carotinoiden in biologischen Systemen. Annu. Rev. Nutr. 13 : 561–587. [PubMed ].
- ↑ Alexandra Clauditz, Alexandra Resch, Karsten-Peter Wieland, Andreas Peschel, and Friedrich Götz:Staphyloxanthin Plays a Role in the Fitness of Staphylococcus aureus and Its Ability To Cope with Oxidative Stress in Infect. Immun. 2006 Aug; 74(8): 4950–4953. doi: 10.1128/IAI.00204-06.
- ↑ Alexandra Pelz, Karsten-Peter Wieland, Karsten Putzbach, Petra Hentschel, Klaus Albert and Friedrich Götz (2005):and_Biosynthesis of Staphyloxanthin from Staphylococcus aureus , September 16,J. Biol. Chem. VOL. 280, NO. 37, pp. 32493–32498, September 16, 2005.
- ↑ Se Hyeuk Kim und Pyung Cheon Lee (2012):[ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3381123/,Funktionelle Expression und Erweiterung des Staphylococcen-Staphyloxanthin-Biosynthesewegs in Escherichia coli] J. Biol. Chem. 2012 Jun 22; 287 (26): 21575–21583,Online veröffentlicht am 25. April 2012, doi: 10.1074 / jbc.M112.343020, PMCID: PMC3381123, PMID: 22535955.