Гопаноиды представляют собой разнообразный подкласс тритерпеноидов с тем же углеводородным скелетом, что и сложный гопан . Таким образом , эта группа пентациклических молекул относится к простым гопенам, гопанолам и гопанам, а также к широко функционализированным производным, таким как бактериогопанполиолы (BHP) и гопаноиды, ковалентно присоединенные к липиду А. [1] [2]
Первый известный гопаноид, гидроксигопанон, был выделен двумя химиками в Национальной галерее в Лондоне, работающими над химией камеди даммара , натуральной смолы, используемой в качестве лака для картин. [3] Хотя часто предполагается, что гопаноиды образуются только в бактериях, на самом деле их название происходит от обилия гопаноидных соединений в смоле растений рода Hopea . В свою очередь, этот род назван в честь Джона Хоупа , первого Regius Keeper Королевского ботанического сада в Эдинбурге .
С момента своего первоначального открытия у покрытосеменных гопаноиды были обнаружены в плазматических мембранах бактерий , лишайников , мохообразных , папоротников , тропических деревьев и грибов . [4] Гопаноиды имеют стабильные полициклические структуры, которые хорошо сохраняются в нефтяных коллекторах, горных породах и отложениях, что позволяет интерпретировать продукты диагенеза этих молекул как биомаркеры присутствия специфических микробов и, возможно, химических или физических условий во время отложение . [5] Гопаноиды не были обнаружены вархеи . [6] [7]
Около 10% секвенированных бактериальных геномов имеют предполагаемый ген shc , кодирующий сквален-хопенциклазу, и предположительно могут производить гопаноиды, которые, как было показано, играют различные роли в плазматической мембране и могут позволить некоторым организмам адаптироваться в экстремальных условиях. [8] [9]
Поскольку гопаноиды модифицируют свойства плазматической мембраны у бактерий, их часто сравнивают со стеролами (например, холестерином ), которые модулируют текучесть мембраны и выполняют другие функции у эукариот . [10] Хотя гопаноиды не устраняют дефицит стерола, считается, что они увеличивают жесткость мембраны и снижают проницаемость. [9] [11] [12] Кроме того, было показано, что гаммапротеобактерии и эукариотические организмы, такие как лишайники и бриофиты, производят как стеролы, так и гопаноиды, что позволяет предположить, что эти липиды могут иметь другие различные функции. [4] [13]Примечательно, что способ упаковки гопаноидов в плазматическую мембрану может меняться в зависимости от того, какие функциональные группы присоединены. Гопаноидный бактериогопантетрол принимает поперечную ориентацию в липидных бислоях, а диплоптен локализуется между внутренним и наружным листком, предположительно утолщая мембрану для снижения проницаемости. [14]
Гопаноидный диплоптерол упорядочивает мембраны, взаимодействуя с липидом А , общим мембранным липидом у бактерий, способом, сходным с тем, как холестерин и сфинголипиды взаимодействуют в эукариотических плазматических мембранах. [10] Было показано, что диплоптерол и холестерин способствуют конденсации и ингибируют образование гелевой фазы как в монослоях сфингомиелина , так и в монослоях гликан-модифицированного липида А. Кроме того, и диплоптерол, и холестерин могут восстанавливать рН-зависимые фазовые переходы в монослоях гликан-модифицированного липида А. . [10]Роль гопаноидов в мембрано-опосредованной толерантности к кислоте дополнительно подтверждается наблюдениями ингибированного кислотой роста и морфологических аномалий плазматической мембраны у бактерий с дефицитом гопаноидов с мутантными сквален-хопенциклазами. [15] [16]