Παραγωγή και ταυτοποίηση σιδηροφορέων του βακτηρίου Thermus thermophilus HB8
Creators: name: Αυγουλάς Δημήτριος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: ακραιόφιλοι, θερμόφιλοι, Thermus thermophilus HB8, Gram αρνητικά
σιδηροφορείς, υδροξαμικοί, φερριοξαμίνη Β, δεσφερριοξαμίνες
σύστημα πρόσληψης, TonB-εξαρτώμενοι υποδοχείς
extremophiles, thermophiles, Thermus thermophilus HB8, Gram negative
siderophores, hydroxamate, ferrioxamine B, desferrioxamines
uptake system, TonB-dependent receptors

description: Αν και ο σίδηρος αποτελεί το τέταρτο σε αφθονία στοιχείο στη Γη, η βιοδιαθεσιμότητά του είναι εξαιρετικά περιορισμένη εξαιτίας της φτωχής διαλυτότητάς του. Μία από τις στρατηγικές που αξιοποιείται από τους μικροοργανισμούς με στόχο την πρόσληψη αυτού του σημαντικού θρεπτικού συστατικού είναι η έκκριση μικρών ενώσεων, υψηλής αγχιστείας για το σίδηρο, που ονομάζονται σιδηροφορείς. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της ικανότητας του ακραιόφιλου μικροοργανισμού Thermus thermophilus HB8 να συνθέτει σιδηροφορείς σε πλούσιο μέσο και τροποποιημένα μέσα ανάπτυξης με μοναδική πηγή άνθρακα το γλυκονικό νάτριο 1.5 % w/v και το πολύ-υδροξυβουτυρικό (PHB) 0.25 % w/v, αντίστοιχα, και ο προσδιορισμός της χημικής φύσης και ταυτότητας των παραγόμενων ενώσεων. Η μέθοδος Chrome Azurol S (CAS) εφαρμόστηκε για την ανίχνευση παραγωγής σιδηροφορέων στα φιλτραρισμένα υπερκείμενα των καλλιεργειών, ενώ διάφορες χημικές μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του χημικού χαρακτήρα. Τα αποτελέσματα υπέδειξαν κυρίως την παραγωγή τρι-υδροξαμικών σιδηροφορέων. Η ανάλυση με HPLC-PDA-MS οδήγησε στην ταυτοποίηση της φερριοξαμίνης Β, η οποία είναι η δραστική χημική ουσία ενός ευρέως διαδεδομένου, εμπορικά διαθέσιμου φαρμάκου στη μορφή της χωρίς το δεσμευμένο σίδηρο (δεσφερριοξαμίνη Β). Επιπλέον, ανακαλύφθηκε με φασματοσκοπία μάζας MALDI-TOF μία νέα πρωτεΐνη που προέκυψε από την απομόνωση μεμβρανών του T. Thermophilus HB8 και η οποία δεν υπάρχει στη βάση δεδομένων. Σύμφωνα με βιοπληροφορικά στοιχεία, η λειτουργία της πρωτεΐνης φαίνεται να σχετίζεται με TonB-εξαρτώμενους υποδοχείς της εξωτερικής μεμβράνης, παρά το γεγονός ότι η πρωτεΐνη TonB ή κάποια παρόμοια απουσιάζει από το κατατεθειμένο πρωτέωμα του Thermus. Ένα διαφοροποιημένο σύστημα υποδοχής σιδηροφορέων δεν θα μπορούσε σίγουρα να αποκλειστεί σε αυτή τη φάση. Χρειάζονται να πραγματοποιηθούν περαιτέρω έρευνες αναφορικά με την εξιχνίαση του πραγματικού μηχανισμού που εμπλέκεται στην εισαγωγή σημαντικών ενώσεων, όπως οι σιδηροφορείς. Αυτή είναι η πρώτη βιβλιογραφική αναφορά που παρέχει πληροφορίες για ένα σιδηροφορέα που συντίθεται από το Gram αρνητικό T. thermophilus HB8, ένα θερμόφιλο βακτήριο με υψηλό βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον, όπως επίσης είναι η πρώτη φορά που παρουσιάζεται μία ταυτοποιημένη πρωτεΐνη με πιθανή συμμετοχή σε ένα μιμητικό σύστημα υποδοχής που εξαρτάται από την πρωτεΐνη TonΒ
description: Although iron is the fourth most abundant element on earth, its bioavailability is extremely limited due to its poor solubility. One strategy utilized by microorganisms in order to acquire this essential nutrient is the secretion of small high-affinity iron-chelating compounds, called siderophores. The aim of this work was to study the ability of extremophile Thermus thermophilus HB8 to synthesize siderophores in rich-medium and in modified medium with sodium gluconate 1.5 % w/v and polyhydroxybutyrate (PHB) 0.25 % w/v, respectively, as sole carbon sources, and to ascertain the chemical nature along with the identity of the produced compounds. Chrome Azurol S (CAS) assay was employed to screen siderophore production in culture filtrated supernatants, while different chemical methods were used for the determination of chemical character. The obtained results indicated the production mainly of tri-hydroxamate siderophores. HPLC-PDA-MS analysis led to the identification of ferrioxamine B, which is the active substance of a well known commercially available drug in its iron-unbound form (desferrioxamine B). Moreover, a new protein derived from isolated membranes of T. thermophilus HB8, that does not exist in database, was also discovered using MALDI-TOF mass spectroscopy. Based on bioinformatic evidence, the function of this protein appeared to be related with the TonB-dependent outer membrane receptors, despite the fact that the TonB or TonB-like protein is absent according to deposited Thermus proteome. However, a diversified uptake system of siderophores could not be excluded. Further studies need to be carried out on elucidation of the actual mechanism involved in uptake of crucial compounds, such as siderophores. To the best of our knowledge, this is the first report in literature providing information about a siderophore synthesized from Gram negative T. thermophilus HB8, a thermophilic microbe with high biotechnological interest. In addition, this is the first time that an identified protein with a potential role in a TonB-mimic uptake system is presented