Mykofaktocín

Mykofaktocín je malá molekula, ktorý vzniká z peptidu patriaceho medzi RiPP (ribozomálne syntetizované a post-translačne upravené peptidy). Vyskytuje sa u mnohých mykobaktérií. Mykofaktocín bol objavený v bioinformatickej štúdii v roku 2011.^[1] Podľa všetkého funguje ako redoxný kofaktor.

Názov

Názov „mykofaktocín“ je odvodený z troch slov:

• rodového názvu „Mycobacterium“ (mykobaktérie), u ktorých sa vyskytuje takmer u všetkých zástupcov
• „kofaktor“, pretože jeho prítomnosť v genóme predpovedá prítomnosť niektorých rodín enzýmov, ktoré by ho mohli vyžadovať ako kofaktor
• „bakteriocín“, pretože radikálový SAM enzým, ktorý je nutný pre jeho biosyntézu, nazývaný MftC, je blízko príbuzný kľúčovému enzýmu v biosyntéze subtilozínu A, ktorý patrí medzi bakteriocíny, z jeho prekurzorového peptidu.

Funkcia

Predpokladá sa, že mykofaktocín sa účastní redoxných dráh nikoproteínov, teda bielkovín, ktoré majú nevymeniteľný pevne viazaný nikotínamidadeníndinukleotid (NAD).^[2] Tento predpoklad vychádza hlavne z komparatívnej genomickej práve, ktorá poukázala na mnohé paralely medzi mykofaktocínom a pyrolochinolínchinónom (PQQ).^[3] V oboch prípadoch

• vyžaduje premena RiPP na finálnu zlúčeninu post-translačné úpravy prekurzorového peptidu pomocou radikálového SAM enzýmu,
• sa tento systém objavuje vo veľmi podobnej podobe v mnohých druhoch organizmov,
• sa produkt (mykofaktocín a PQQ) podľa všetkého využíva v bunke a nevylučuje sa mimo bunky a
• sa niektoré rodiny enzýmov objavujú výhradne v baktériách s týmto systémom.

Počet potenciálnych oxidoreduktáz, ktoré sú závislé na mykofaktocíne, kódovaných jedným genómom, môže byť celkom vysoký: aspoň 19 v Rhodococcus jostii RHA1 a dokonca až 26 pre rodinu krátkych dehydrogenáza/reduktáz (SDR) v Mycobacterium avium.

Biosyntéza

Dráha biosyntézy mykofaktocínu je aktuálne jedna z najbežnejších pre akýkoľvek RiPP systém v zbierke osekvenovaných bakteriálnych genómov. Nachádza sa v rôznych druhoch organizmov, avšak je prítomný prakticky výhradne v Actinomycetota, vrátane Mycobacterium tuberculosis, ktoré spôsobuje tuberkulózu a teda je baktériou spôsobujúcou najväčší počet úmrtí spomedzi ľudských bakteriálnych patogénov. Tento systém prakticky úplne chýba v bežnom ľudskom mikrobióme, i keď je bežný v pôdnych baktériách.

Biosyntéza mykofaktocínu z prekurzorovho peptidu, MftA, začína dekarboxyláciou C-terminálneho tyrozínu pôsobením radikálového SAM enzýmu MftC, čomu napomáha bielkovina MftB, ktorá viaže prekurzorový peptid.^[4][5] Podľa všetkého potom MftC vykonáva i ďalšiu úpravu prekurzorového peptidu MftA, ktorou je izomerizácia, ktorú je možné ľahko minúť, tým, že vytvára novú väzbu tyramín-valín a v procese spotrebováva ďalší S-adenozylmetionín.^[6] Potreba týchto dvoch úprav, ktorými MftC upravuje MftA, by vysvetľovala vysoký stupeň zachovania aminokyselinovej sekvencie posledných ôsmych reziduí MftA, v porovnaní s úrovňou zachovania sekvencie v PqqA, prekurzorovom peptide pre pyrolochinolínchinón (PQQ). Homológ kreatininázy, MftE, následne uvoľňuje C-terminálny dipeptid, VY* (valín-tyrozín, kde * naznačuje upravený tyrozín).^[7] Enzým MftD potom premieňa dipeptid VY* na premykofaktocín, ktorý je biologicky aktívnym redoxným centrom.^[8] Posledná úprava je katalyzovaná glykozyltransferázou MftF, ktorá katalyzuje naviazanie rôzne veľkých β-1,4-oligomérov glukózy na premykofaktocín, niekedy nahradených za deriváty glukózy ako je 2-O-metylglukóza.^[9] Mykofaktocín teda nepredstavuje len jednu zlúčeninu, ale zmes niekoľkých príbuzných prenášačov elektrónov, ktoré sa líšia naviazanými oligosacharidmi.