Cyanophycin
Cyanophycin , även känd som CGP (cyanophycin granule poly peptide ) eller multi-L-arginyl-poly (L-asparaginsyra), är en icke- protein , icke-ribosomalt producerad aminosyrapolymer sammansatt av en asparaginsyraryggrad och argininsidogrupper .
Cyanophycin upptäcktes första gången 1887 av den italienska botanikern Antonino Borzì och kan hittas i de flesta cyanobakterier och ett fåtal heterotrofa bakterier som Acinetobacter sp. Cyanofycin är till stor del olösligt under fysiologiska förhållanden och ackumuleras i form av granulat i cytoplasman under fosfat- eller svavelsvält, vanligtvis i den tidiga och mittenstationära fasen. Den används som en kväve- och eventuellt kollagrande förening och fungerar även som en dynamisk buffert för fixerat kväve i cyanobakteriella heterocyster . Kväve och kol mobiliseras från cyanofycin av intracellulärt cyanofycinas i form av aspartat- arginindipeptider .
Cyanofycin syntetiseras från arginin och aspartat i en ATP -beroende reaktion katalyserad av ett enda enzym , cyanofycinsyntetas . Cyanofycin är av potentiellt intresse för bioteknik som en källa till polyasparaginsyra . På grund av dess ovanliga polyamfotera karaktär är cyanofycin lösligt i vatten under sura (0,1 M HCl) och alkaliska förhållanden. Heterologt uttryck av cyanofycinsyntetas möjliggör produktion av cyanofycin i ett antal bioteknologiskt relevanta bakterier såsom Escherichia coli och Corynebacterium glutamicum .
Eftersom olösliga former av CGP lätt kan renas, har de flesta studier förbisett syntesen av CGP som är löslig vid ett neutralt pH . För att jämföra de två kan olöslig CGP solubiliseras av endast svaga syror medan löslig CGP kan separeras med fällningsprocessen genom att använda aceton eller etanol . År 2014 fastställde ett experiment av Steinbüchel och Wiefel att mängden lysinrester kan reglera lösligheten av cyanofycin, med högre nivåer av lysin negativt korrelerar till den temperatur som behövs för att göra polymeren löslig med vattenhaltiga lösningsmedel. Man drog slutsatsen att olöslig och löslig CGP inte är distinkta polymerer, eftersom de härstammar från samma polymerblandning, utan klassificeras istället som blandningar av cyanofycinblandningar med varierande koncentrationer av lysinrester.
Lysins förmåga att delvis ersätta arginins sidokedja uppmuntrade forskning av CGP-varianter med aminosyror som ornitin och citrullin . Lysin, ornitin och citrullin har alla en affinitet för cyanofycinsyntas (L-aspartat-tillförande) enzym CphA. Wiefel, Bröker och Steinbüchel genomförde ett experiment som visade att citrullinrikt cyanofycin kan produceras genom introduktion av en citrullinproducerande stam. Det fastställdes också att olösligt CGP endast uppvisade minimala koncentrationer av citrullin medan lösligt CGP kunde producera en hög koncentration av citrullin. Denna trend är också liknande för ornitin.