Paraburkholderia phymatum中的铁载体-金属复合物：phymabactin的结构解析

《BioMetals》：Siderophore-metal complexes in Paraburkholderia phymatum: structure elucidation of phymabactin

摘要

根瘤菌与宿主植物之间的共生作用发生在根瘤内部。除了将大气中的氮转化为铵盐供植物在缺氮土壤中吸收外，某些根瘤菌还能产生铁载体（siderophores），从而帮助植物从土壤中吸收铁元素。铁载体因其含有羟amate、儿茶酚酸盐或羧酸盐等功能基团而具有很强的螯合能力。在本研究中，利用超高效液相色谱（UHPLC）与高分辨率质谱（HRMS）联用技术分析了属于β-根瘤菌属（Paraburkholderia）的铁载体。特别地，证实了Paraburkholderia phymatum能够产生一种新的铁载体——phymabactin，并通过串联质谱（MS/MS）和核磁共振（NMR）光谱技术阐明了其十一种衍生物的结构。Phymabactin由含有羟amate和羟基羧酸盐基团的线性四肽骨架构成，在结构上与已知的ornibactin铁载体家族密切相关。与亲水性更强的ornibactin衍生物（其酰基链较短）不同，phymabactin衍生物的酰基链由8个、10个或12个碳原子组成。有趣的是，观察到phymabactin衍生物能够与铝发生自发金属络合现象。为进一步探讨这种络合机制，采用截留离子迁移谱（trapped ion mobility spectrometry）测定了phymabactin、ornibactin及其相应金属络合物的碰撞截面（collision cross sections, CCS）值。结果发现铝-phymabactin络合物的碰撞截面值小于铁-phymabactin络合物的碰撞截面值，而ornibactin络合物的碰撞截面值则呈现相反趋势。总之，本研究揭示了phymabactin的分子结构，并对其金属络合特性进行了探讨。

根瘤菌与宿主植物之间的共生作用发生在根瘤内部。除了将大气中的氮转化为铵盐供植物在缺氮土壤中吸收外，某些根瘤菌还能产生铁载体（siderophores），从而帮助植物从土壤中吸收铁元素。铁载体因其含有羟amate、儿茶酚酸盐或羧酸盐等功能基团而具有很强的螯合能力。在本研究中，利用超高效液相色谱（UHPLC）与高分辨率质谱（HRMS）联用技术分析了属于β-根瘤菌属（Paraburkholderia）的铁载体。特别是，证实了Paraburkholderia phymatum能够产生一种新的铁载体——phymabactin，并通过串联质谱（MS/MS）和核磁共振（NMR）光谱技术阐明了其十一种衍生物的结构。Phymabactin由含有羟amate和羟基羧酸盐基团的线性四肽骨架构成，在结构上与已知的ornibactin铁载体家族密切相关。Phymabactin衍生物的酰基链由8个、10个或12个碳原子组成，与亲水性更强的ornibactin衍生物（其酰基链较短）不同。有趣的是，观察到phymabactin衍生物能够与铝发生自发金属络合现象。为进一步探讨这种络合机制，采用截留离子迁移谱（trapped ion mobility spectrometry）测定了phymabactin、ornibactin及其相应金属络合物的碰撞截面（collision cross sections, CCS）值。结果发现铝-phymabactin络合物的碰撞截面值小于铁-phymabactin络合物的碰撞截面值，而ornibactin络合物的碰撞截面值则呈现相反趋势。总之，本研究揭示了phymabactin的分子结构，并对其金属络合特性进行了探讨。