Sideroforo

Il ferro è essenziale per quasi tutta la vita per processi come la respirazione cellulare e la sintesi del DNA. Nonostante sia uno degli elementi più abbondanti nella crosta terrestre, la biodisponibilità di ferro in molti ambienti, come il suolo o il mare è limitato dalla bassissima solubilità del ferro. Questo è lo stato predominante del ferro in ambienti acquosi, non acidi e ossigenati. Si accumula in fasi minerali comuni come gli ossidi e idrossidi di ferro (i minerali che sono responsabili per il colore rosso e giallo del suolo), quindi, non può essere facilmente utilizzato dagli organismi.^[7] I microbi rilasciano i siderofori utilizzando il ferro da questi minerali formando complessi Fe³⁺ che possono essere accettati dai meccanismi di trasporto attivo. Molti siderofori sono peptidi non ribosomiali,^[3][8] anche se molti sono biosintetizzati indipendentemente.^[9]

I siderofori sono anche importanti per alcuni batteri patogeni per la loro acquisizione di ferro.^[3][4][6] Nei mammiferi, il ferro è strettamente legato alle proteine come emoglobina, transferrina, lattoferrina e ferritina. La rigida omeostasi del ferro porta ad una concentrazione libera di circa 10⁻²⁴ mol L⁻¹,^[10] quindi non ci sono grandi pressioni evolutive su batteri patogeni per ottenere questo metallo. Ad esempio, l'agente patogeno antrace Bacillus anthracis rilascia due siderofori, bacillibactina e petrobactina, per rimuovere il ferro ferrico dalle proteine. Mentre bacillibactina ha dimostrato di legarsi alla proteina del sistema immunitario siderocalina,^[11] petrobactina si presume che eluda il sistema immunitario e ha dimostrato di essere importante per la virulenza nei topi.^[12]

I siderofori sono tra i più forti leganti di Fe³⁺ conosciuti, e l'enterobactina uno di essi.^[10] A causa di questa proprietà, hanno attirato l'interesse della scienza medica nella terapia chelante metallica con il sideroforo deferoxamina B, guadagnando ampio utilizzo nei trattamenti per l'avvelenamento da ferro e per la talassemia.^[13]

Oltre ai siderofori, alcuni batteri patogeni producono proteine extracellulari, dette emofori, che possiedono un'alta affinità per l'eme legato alle eme proteine dell'organismo ospite (mioglobina, emoglobina, emopexina). La loro funzione è quella di sequestrare l'eme e di rilasciarlo a specifici recettori di membrana.^[14] Negli eucarioti, altre strategie per migliorare la solubilità del ferro e l'assorbimento sono l'acidificazione dell'ambiente circostante (ad esempio, utilizzato dalle radici delle piante) o la riduzione extracellulare del Fe³⁺ nel più solubile Fe²⁺.

I siderofori di solito formano uno stabile, esadentato, ottaedrico complesso preferenzialmente con Fe³⁺ rispetto ad altri ioni metallici abbondanti presenti in natura. I siderofori più efficaci sono quelli che hanno tre ligandi bidentati per molecola, formando un complesso esadentato e causando una variazione entropica inferiore a quella causata da chelanti con un singolo ione ferrico con ligandi separati.^[15]

• Enterobactina
• Ferricromo*

• ionoforo

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