cyjanoficyna
Cyjanoficyna , znana również jako CGP (polipeptyd granulek cyjanoficyny ) lub multi-L-arginyl-poli (kwas L-asparaginowy), jest niebiałkowym , nie wytwarzanym rybosomalnie polimerem aminokwasowym , składającym się ze szkieletu kwasu asparaginowego i grup bocznych argininy .
Cyjanoficyna została po raz pierwszy wykryta w 1887 roku przez włoskiego botanika Antonino Borzi i można ją znaleźć w większości cyjanobakterii i kilku bakteriach heterotroficznych , takich jak Acinetobacter sp. Cyjanoficyna jest w większości nierozpuszczalna w warunkach fizjologicznych i gromadzi się w postaci granulek w cytoplazmie podczas głodu fosforanowego lub siarkowego, zwykle we wczesnej i środkowej fazie stacjonarnej. Jest stosowany jako związek magazynujący azot i prawdopodobnie węgiel, a także służy jako dynamiczny bufor dla związanego azotu w heterocystach cyjanobakterii . Azot i węgiel są mobilizowane z cyjanoficyny przez wewnątrzkomórkową cyjanoficynazę w postaci dipeptydów asparaginianowo-argininowych .
Cyjanoficyna jest syntetyzowana z argininy i asparaginianu w reakcji zależnej od ATP , katalizowanej przez pojedynczy enzym , syntetazę cyjanoficyny . Cyjanofycyna jest potencjalnie przedmiotem zainteresowania biotechnologii jako źródło kwasu poliasparaginowego . Ze względu na swój niezwykły poliamfoteryczny , cyjanoficyna jest rozpuszczalna w wodzie w warunkach kwaśnych (0,1 M HCl) i alkalicznych. Heterologiczna ekspresja syntetazy cyjanoficyny umożliwia wytwarzanie cyjanoficyny w wielu bakteriach istotnych z punktu widzenia biotechnologii, takich jak Escherichia coli i Corynebacterium glutamicum .
Ponieważ nierozpuszczalne formy CGP są łatwe do oczyszczenia, większość badań pomijała syntezę CGP, która jest rozpuszczalna w obojętnym pH . Dla porównania, nierozpuszczalny CGP można rozpuścić tylko słabymi kwasami , podczas gdy rozpuszczalny CGP można oddzielić w procesie wytrącania za pomocą acetonu lub etanolu . W 2014 roku eksperyment Steinbüchela i Wiefela wykazał, że ilość lizyny może regulować rozpuszczalność cyjanoficyny, przy czym wyższe poziomy lizyny ujemnie korelują z temperaturą potrzebną do rozpuszczenia polimeru w rozpuszczalnikach wodnych. Stwierdzono, że nierozpuszczalne i rozpuszczalne CGP nie są odrębnymi polimerami, ponieważ pochodzą z tej samej mieszaniny polimerów, ale zamiast tego są klasyfikowane jako mieszaniny mieszanin cyjanoficyny o różnych stężeniach reszt lizyny.
Zdolność lizyny do częściowego zastąpienia łańcucha bocznego argininy zachęciła do badań nad wariantami CGP z aminokwasami, takimi jak ornityna i cytrulina . Lizyna, ornityna i cytrulina mają powinowactwo do enzymu CphA syntazy cyjanoficyny (dodania L-asparaginianu) . Wiefel, Bröker i Steinbüchel przeprowadzili eksperyment wykazujący, że bogata w cytrulinę cyjanoficyna może być wytwarzana poprzez wprowadzenie szczepu wytwarzającego cytrulinę. Stwierdzono również, że nierozpuszczalny CGP wykazywał jedynie niewielkie stężenia cytruliny, podczas gdy rozpuszczalny CGP był w stanie wytworzyć wysokie stężenie cytruliny. Tendencja ta jest również podobna w przypadku ornityny.