Tài liệu microbial siderophore

MICROBIAL SIDEROPHORES I/ GIỚI THIỆU:  Siderophores là chất tạo phức ion sắt có khối lượng phân tử thấp mà thường được sản xuất bởi các vi sinh vật và thực vật trong điều kiện sắt hạn chế. Siderophores (từ tiếng Hy Lạp: "chất sắt") được định nghĩa là trọng lượng phân tử tương đối thấp, các hợp chất chelating cụ thể của các ion sắt chứa các vi khuẩn và nấm phát triển dưới áp lực sắt thấp.Siderophores được thiết kế để hòa tan, vận chuyển và dự trữ sắt trong vi sinh vật.  Tất cả các vi sinh vật đều cần sắt cho quá trình sinh trưởng, hiện tượng siderophores là hiện tượng vi khuẩn tiết ra các chất kết tủa ion sắt có trọng lượng phân tử thấp trong môi trường và hấp thu chúng làm giảm lượng sắt có trong môi trường, cạnh tranh với các vi sinh vật gây hại làm chúng thiếu sắt để sinh trưởng.  Siderophores được sản xuất bởi nhiều vi sinh vật, trong đó có vi khuẩn, nấm men và nấm, lấy sắt từ môi trường. Hơn 500 siderophores khác nhau đã được xác định từ vi sinh vật. Một số vi khuẩn sản xuất nhiều hơn một loại siderophore.  Theo tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, các vi khuẩn gây ra nhiều loại bệnh lại biết cách “khai thác” sắt từ cơ thể con người để tăng trưởng và sinh sôi. Chúng sử dụng các phân tử đặc biệt siderophores gắn kết các nguyên tử sắt trong protein và "bắt cóc" các nguyên tử đó bằng cách chuyển sắt vào trong tế bào vi khuẩn thông qua một thụ thể đặc biệt trên màng tế bào.  Cơ chế khai thác sắt này đã trở thành mục tiêu cho các nhà khoa học bào chế vắc xin chống vi khuẩn nhắm tới.  Loài siderophores có liên quan đến các cơ chế độc hại trong vi sinh vật gây bệnh cho cả động vật và thực vật. Ngoài ra, chúng có ứng dụng lâm sàng và có thể rất quan trọng trong nông nghiệp.  Sự tổng hợp sinh học và sự bài tiết của nhiều siderophores có thể được phát hiện ở trong dịch lọc nuôi cấy bởi diện mạo màu nhờ các liên kết bản sao mang toligand kim loại. Vì vậy, các phức hệ hydroxamate Fe3+ hút ánh sáng ở bước sóng lớn nhất ở 420 – 440nm, kết quả nó có màu vàng nâu, trong khi phức hệ carboxylate Fe3+ chỉ hút ánh sáng ở bước sóng 35nm nên nó có màu vàng nhạt.  các siderophores đại diện cho dạng không chứa sắt (enterobactin, aerobactin, staphyloferrin, rhizoferrin) cần tiền tố ferri hoặc ferric khi sắt bị ràng buộc với phối tử.  Các phối tử có liên quan đến liên kết sắt (III) là các phenolat hoặc catecholat, hydroxamat, oxazolines, hydroxy carboxylat (ví dụ, dẫn chất citrate), hoặc keto hydroxy bidentates. 3.SIDEROPHORES VI KHUẨN 3.1. Catecholate Siderophores:      Enterobactin (hình 1)còn được gọi là enterochelin, là dạng ban đầu của catecholate siderophore của vi khuẩn đường ruột. Enterobactin là chất ức chế sắt tự nhiên mạnh nhất. Việc vận chuyển enterobactin sắt vào E. coli đòi hỏi phải biểu hiện protein màng ngoài của FepA (81kDa), đã được dòng hóa vô tính, được sắp xếp trình tự và cũng được kết tinh. Nó tạo thành các phức hợp bát diện có tính bền cao với sắt (Kf = 1052) ba tiểu đơn vị liên kết catecholamide (1 loại amide có hoạt tính sinh học) của enterobactin được gắn vào khung ligand tri-L-serine lactone. Phân lập HPLC và cô lập từ dịch lỏng nuôi cấy đã được mô tả và cũng cho phép phát hiện đồng thời các sản phẩm phân huỷ ( thoái hóa) của các dẫn xuất dòng (linear) 2,3dihydroxybenzoyl serine Quy trình sản xuất Enterobactin sử dụng một chủng đột biến (fepA) của Escherichia coli mà không thể vận chuyển phức hợp ferric enterobactin trong tế bào. Trong khi chủng hoang dại sản xuất  enterobactin chỉ trong sự thiếu hụt chất sắt nghiêm trọng (<0.2 p, M) và chấm dứt sản xuất sau khi sắt vận chuyển vào tế bào, các đột biến fepA liên tục tạo ra một lượng lớn enterobactin trong môi trường không nhất thiết là thiếu sắt. *Tính chất : Hầu như tất cả vi sinh vật đều cần sử dụng sắt (Fe) để cấu tạo nên các Cytochrome và nhiều enzym. Sắt rất khó hấp thụ vì ion sắt (Fe3+) và các dẫn xuất của chúng rất khó hòa tan, trong môi trường thường có rất ít các hợp chất sắt dễ hòa tan để có thể vận chuyển vào tế bào. Việc hấp thu sắt của vi sinh vật là hết sức khó khăn. Nhiều vi khuẩn và nấm phải khắc phục khó khăn này bằng cách thông qua thể mang sắt (siderophore). Đó là những phân tử có phân tử lượng thấp lại liên kết với sắt và chuyển vận được vào tế bào, thường đó là các muối hydroxamates hoặc phenolates-catecholates. Ferrichrome là một loại hydroxamate được sinh ra bởi nhiều nấm; enterobactin là loại catecholate được sinh ra bởi E.coli... Trong hình bên ta thấy 3 loại thể mang sắt dưới các dạng khác nhau. Khi môi trường có chứa với hàm lượng thấp các sắt có thể sử dụng vi sinh vật sẽ tiết ra các thể mang sắt (siderophones) để kết hợp với sắt và chuyển đến màng tế bào. Lúc đó sẽ kết hợp tiếp với protein thụ thể (receptor-protein) để chuyển sắt vào trong tế bào, hoặc toàn bộ phức thể Sắt-siderophone được chuyển vào trong nhờ một protein vận chuyển ABC (ATPbinding cassette transporter). Ở vi khuẩn E.coli thụ thể siderophone nằm màng ngoài (outer membrane), sau khi Fe3+ được chuyển đến khe chu chất (periplasmic space) thì với sự hỗ trợ của protein vận chuyển sắt sẽ được chuyển qua màng sinh chất (plasma membrane), sau đó Fe3+ sẽ được khử thành Fe2+. Vì sắt rất cần cho quá trình sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật cho nên vi sinh vật cần sử dụng nhiều phương thức hấp thu khác nhau để đáp ứng nhu cầu này.  Chrysobactin  Chrysobactin (Hình 2), một nhánh siderophore catecholtype đơn giản chỉ chứa một nhóm N- [N2- (2,3-dihydroxybenzoyl) -D-lysyl] -L-serine 2,3-dihydroxybenzoyl nối với một dipeptide đã được phân lập từ Erwinia chrysanthemimột loài gây bệnh thực vật ở cây Saintpaulia.  Tuy nhiên, như đã chỉ ra ở thí nghiệm vận chuyển, cấu hình của các axit amin trong chrysobactin dường như có tầm quan trọng rất nhỏ so với trung tâm iron- catechol.  Aminochelin, Azotochelin, Myxochelin A, và Protochelin:  Azotobacter vinelandii sản sinh ra một vài catecholate siderophores dưới điều kiện hạn chế sắt: 2,3- axit dihydroxybenzoic (DHBA), aminochelin (hình 3) và azotochelin (hình 4) trong đó azotochelin và azotobactin chỉ được sản xuất dưới sự hạn chế sắt.  Aminochelin và azotochelin có thể được chiết xuất từ dịch lọc nuôi cấy sử dụng ethyl acetate.  Cấu trúc protochelin là sự kết hợp trực tiếp giữa aminochelin và azotochelin.  Myxochelin A (Hình 4) là một nhánh siderophore mới được phân lập từ Angiococcus disciformis (Myxobacteria), có liên quan đến aminochelin. Myxochelin A thể hiện hoạt tính kháng sinh yếu trên các vi khuẩn gram dương khác nhau, ví dụ như Bacillus brevis, B. cereus, B. subtilis, B. megaterium, Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus, Arthrobacter simplex, Brevibacterium linens, Fascicces Corynebacteriurn và Nocardia corallina. N, N'-bis- (2,3-dihydroxybenzoy1) -lysin. 4-N-2,3-dihydroxybenzoyl-l, 4-diaminobutan. N, N'- bis- (2,3-dihydroxybenzoyl) -lysinol  Agobactin:  Agrobactin (Hình 6a) là siderophore đặc trưng của Agrobacterium tumefaciens.  Trong môi trường ít sắt A. tumefaciens B6 tạo ra chất trung hòa, chất ethyl acetate-extractable.  Phổ UV hấp thụ tối đa ở 316 và 252 nm.  Tính chất hóa lý: +Agrobactin hiện màu huỳnh quang màu xanh trong dải tia cực tím. +Phản ứng Arnow dương tính của nhánh siderophore catechol-type . +Thủy phân axit tạo ra DHBA, spermidine, và Lthreonine. +Nhóm carboxyl của DHBA cũng như nhóm amino và nhóm β-hydroxyl của threonine được liên kết với một oxazolinering. Tiếp xúc với axit dẫn đến sự hình thành của ion oxazoline bị đứt để tạo ra este và sau đó trong điều kiện trung tính đi qua chuyển đổi N-O-acyl để đưa ra amit. Hình thức cắt kiên kết này được đặt tên là agrobactin A (Hình 6b). -Trong khi enterobactin sử dụng cấu hình delta-cis ở trung tâm sắt, cấu hình của agrobactin là lambda-cis.  Parabactin      Có cấu trúc tương tự như agrobactin nhưng thiếu nhóm OH của catechol trung tâm ở vị trí 3. Parabactin có 2 hình thức: một loại có một vòng oxazolin kín (parabactin) và một dạng hở (parabactin A). Quang phổ CD có cấu hình lambdacis như trong ferrichrome, các liên kết steric đã loại trừ khả năng có mặt của các đồng phân hình học loại trans. Lực liên kết của parabactin và agrobactin có thể so sánh với enterobactin khoảng 1052 ở pH 7.4. Parabactin hoạt động theo cơ chế "iron taxi". Sắt được chuyển đến tế bào, nhưng phối tử không được hấp thụ với lượng lớn . Enunrioparabactin có một đồng phân delta không có khả năng vận chuyển lượng lớn kim loại có nhãn lớn hơn tới Purucoccus denitrificans. Do đó, thụ thể parabactin stereoselectively nhận ra các đồng phân lambda tự nhiên.  Vibriobactin chứa ba 2,3-dihydroxybenzoyl và hai của L-threonine        Được cô lập từ V. cholerue Lou15. Là nguyên nhân của một số bệnh tiêu chảy nặng và đại dịch mới nhất (thứ 7) vẫn còn tồn tại ở Châu Á, Úc và Nam Mỹ . Được phát hiện phát huỳnh quang màu xanh dưới tác dụng tia cực tím hoặc bằng cách phun sắt clorua hoặc iốt. Phổ hấp thụ tia cực tím tương đương với agrobactin. Hoạt tính sinh học: sự tăng trưởng của chủng vi rút v.cholerue Loul5 chỉ gây bệnh mức độ rất yếu.  Vulnibactin Từ vi khuẩn gây bệnh Vibrio vulnificus Hợp chất chính cô lập chứa hai nhóm salicyl liên kết với oxazoline và một dư lượng DHBA bên ngoài (Hình 7a). N- (3-aminopropyl) -l, 3-diaminopropane (norspermidine)  Fluvibactin Từ Vibrio fluvialis (xem hình 7b) Giống với agrobactin với ba dư lượng DHBA và vòng oxozon trung tâm.  Tuy nhiên, fluvibactin, như vibriobactin và vulnibactin, chứa norspermidine làm bộ khung (khoảng cách propan giống nhau giữa hai nitrogens). Điều này phù hợp với kết luận rằng các loài Vibrio chứa norspermidine dưới dạng tự do như một Polymer chủ yếu.    Amonabactin  Một số amonabactin đã được phân lập từ các loài cá gây bệnh Aeromonus hydrophila .  Có bốn loại cấu trúc amonabactin.  Amonabactin chứa 2 mol DHBA, glycine và lysine và 1mol tryptophan hoặc phenylalanine. Hai trong số đó là các dạng glycine-deleted(Hình 8).  Anguibactin  Chứa một vòng thiazoline (9a).  Được phân lập từ vi khuẩn gây bệnh cho cá Vibrio unguillurum  Là một trong những phân tử siderophores đầu tiên được coi là một factor độc lực mã hoá plasmid quan trọng.  Kết quả nghiên cứu này cho thấy anguibactin bao gồm axit 2,3dihydroxybenzoic liên kết với cysteine bằng một vòng thiazoline mà nó lần lượt liên kết với một axit hydroxamic gắn với eN-hydroxy histamine. (9a)  Desferrithiocin  Từ Streptomyces antibioticus (Hình 9b)  Tương tự như cấu trúc của axit aeruginic đã được công bố trước đó.  Desferri-ferrithiocin chứa dư lượng hydroxy pyridin liên kết với một vòng thiazoline.  Là một chất chelator sắt có thể uống.       (9b)  PyocheIin Từ các dịch nuôi cấy chứa lượng sắt thấp của dòng Pseudomonas aeruginosa PAO-1. Pyochelin (Hình 10a) là một hợp chất sắt chelating. Cấu trúc, axit 2- (2-o-hydroxyphenyl-2-tiazolin-4-YL) -3-metylthiazolidin -4-carboxylic được sinh tổng hợp từ salicylcysteinyl bằng cyclization (sự tuần hoàn) và hydrat hóa vòng thiazolidine. Pyochelin được tinh chế bằng phương pháp TLC chuẩn trên gel silica G. Phát hiện bằng sự phát huỳnh quang và một phản ứng màu đỏ bằng cách sử dụng một bơm sắt tạo một phức hợp ổn định màu đỏ với sắt(III). Thành phần đơn giản là 2-o-hydroxyphenyl-2'-tiazoline-4-carboxylic axit, được gọi là aeruginic acid, được biết đến như là một sản phẩm lên men của P. aeruginosu.  Yersiniabactin  Từ các dịch nuôi cấy của Yersinia enterocolitica.  Cấu trúc của siderophore được xác định bằng nhiều phương pháp quang phổ, bao gồm các thí nghiệm 2D NMR trên ligand kim loại tự do cũng như các phức hợp gallium của nó.  Chứa một benzen và một vòng thiazolidin cũng như hai vòng thiazoline (Hình.10b) và tương tự như các siderophores pyochelin chứa chất thiazoline, anguibactin và desferri-ferrithiocine. Hình 10 Pyochelin Yersiniabactin  Ferrorosamine A  Erwinia rhupontici đã được dùng để sản xuất proferrorosamin A, L- (2-pyridyl) -lpyrroline-5-carboxylic acid, một tác nhân phức hợp Fe (II) (Hình 11) sau khi tạo phức cho ra một sắc tố đỏ có tên là ferrorosamine A.  Trong khi proferrorosamine A trong dung dịch trung hòa tồn tại ở dạng bicyclic (có 2 vòng) , vòng pyrroline đứt ra trong điều kiện có tính axit để tạo ra dư lượng aamino axit không còn các phức hợp ion chứa sắt. Các proferrorosamine sản xuất Pseudomonas sp. chủng GH (LMG 11358), sau đó được phân loại lại như E. rhuptontici . SiderochelinA  Từ môi trường lên men của Nocardia sp. SC 11340 (hình 12).  Là các truns-3,4-dihydro-4-hydroxy-5- (3hydroxy-2-pyridinyl) -4-metyl-2H-pyrroleZcarboxamide . 3.2 Hydroxamate Siderophores Chia thành hai nhóm chính: (1) duy nhất chứa các nhóm hydroxamate như bidentates gắn sắt, (2) có chứa thêm các chất gắn kết sắt, ví dụ, a-hydroxycarboxylate dư lượng, như citrate hoặc nhóm catecholate tìm thấy trong pyoverdins. Các thành phần của nhóm thứ nhất bao gồm các ferrioxamines khởi đầu được phân lập từ streptomycetes gram dương và hiện nay được biết cũng xảy ra trong các gen Gram âm Pseudomonas và trong Enterobacteria, như P. stutzeri và Erwinia, Enterobacter, Hafnia.  Ferrioxamines  Streptomyces pilosus sản sinh ra một nhóm các desferrioxamines có họ gần với nhau (Al, AZ, B, C, D1, Dz, E, F, G, và H) trong đó desferrioxamine B hoặc E thường chiếm đa số.  Desferrioxamine B được sản xuất công nghiệp bằng quá trình lên men quy mô lớn của S.pilosus dòng A 21748 dưới dạng muối metan sulfonat (DesferaP).  Vì ferrioxamine B có một nhóm amin tự do (pK = 9.74), nó di chuyển như một cation trong suốt quá trình điện di trong một bộ đệm axit yếu. Ferrioxamine D, (N-acetyl-ferrioxamine B) được phân lập như một thành phần nhỏ của cấu tử ferrioxamine và có thể được điều chế tổng hợp bằng cách acetyl hóa ferrioxamine B với anhydrit axit axetic.  Sự thủy phân của một liên kết peptit trong ferrioxamine E dẫn tới ferrioxamine G, do đó có thể chuyển thành ferrioxamine E bằng cách xử lý với dicyclohexyl carbodiimit.  Một số ferrioxamines bị cô lập có chứa hỗn hợp l-amino-5-hydroxylamino pentane và lamino-4-hydroxylamino butane (tỷ lệ mol 2: 1) và được chỉ định là ferrioxamine A (liên quan đến ferrioxamine B) và ferrioxamine A1 , (liên quan đến ferrioxamine D1) và ferrioxamine D2 (liên quan đến ferrioxamine E).  Các ferrioxamines không phải là các loài Streptomyces nhưng cũng là những loài đặc trưng của một số loài enterobacterial, ví dụ như Erwinia, Pantoea, Enterobacter, Ewingella và Hafnia.  Ferrioxamine B là ferrioxamine được nghiên cứu nhiều nhất. Ngày nay nó được sử dụng ở dạng mesylate (DesferaP) để điều trị các bệnh tồn trữ sắt ở người. Hoạt tính sinh học của ferrioxamine B đã được nghiên cứu sử dụng các xét nghiệm tăng trưởng mạnh các vi khuẩn khử auxotrophic như Microbacterium lacticum ATCC 8181, Arthrobacter flavescens JG9 ATCC 29091, và A. terregens. Ferrioxamine B có tỷ lệ hấp thụ sắt cao nhất (K, = 0.2 pM). Các phức chrome và gallium của ferrioxamine B được vận chuyển với tốc độ/ tỉ lệ tương tự cho thấy các phức hợp nguyên vẹn được đưa lên.  Bisucaberin và Alcaligin  Bisucaberin được cô lập từ các dịch nuôi cấy chứa lượng sắt thấp của vi khuẩn biển Alteromonas haloplanctis , là một dimer cyclic succinyl- (Nhydroxy) – cadaverine gồm succinyl diaminopentane dư lượng.  Alcaligin được cô lập từ vi khuẩn biển dị dưỡng Alcaligenes denitrificans, là một phân tử cyclic dihydroxamate, là một trong nghững tác nhân gây bệnh Bordetella pertussis và B. Bronchiseptica.  Ferrimycins và Albomycins  Ferrimycins (Hình 13f) đại diện cho các chủng sulfide ferrioxamine có dư lượng kháng sinh hoạt động.  Ferrimycins (A, A2, B) và hợp chất A-22765 là kháng sinh ferrioxamine được phân lập từ Streptomyces griseoflavus và các loài khác.  Ferrimycin ức chế sự phát triển của vi khuẩn Gram dương, như Staphylococcus aureus và Bacillus subtilis.  Các thí nghiệm khuếch tán Agar cho thấy hoạt tính kháng sinh của ferrimycin bị kích thích bởi sự hiện diện của ferrioxamines. Điều này đã được giải thích bởi sự tồn tại của một sự đối lập vận chuyển trong đó ferrioxamines và ferrimycin cạnh tranh cho cùng một mục tiêu trong hệ thống vận chuyển.  Albomycins (δ1, δ2, ɛ) (Hình 15) cũng được phân lập từ các dòng Streptomyces bao gồm một peptidonucleoside tuyến tính (Oml-Om2-Om3-Ser-nucleoside).  Albomycin có hoạt tính cao đối với vi khuẩn Gram âm và Gram dương.  Ferrimycin và albomycin sử dụng các hệ thống vận chuyển sắt của ferrioxamine và ferrichrome. Albomycin được đưa vào E.coli thông qua protein receptor FhuA và sản phẩm gen tonB, như được hiển thị với các đột biến fhuA và tonB. Hơn nữa, sử dụng albomycin có nhãn 3H và 35S đã chứng minh rằng, trái với nguyên tử sắt, phối tử không tích tụ trong tế bào.  Do tần số cao của đột biến kháng thuốc, ferrimycin và albomycins chưa tìm thấy ứng dụng Alterobacin, một peptide nào trong điều trị nhiễm khuẩn siderophore cho đến nay. chứa chuỗi cycl- (DHBA-Ser-GlyArg-β - OH-Asp-β-OH-Asp), đã được phân lập từ một vi khuẩn đại dương Pseudomond, Alteromonus luteoviolacea.  Có hai loại Alterobacin: Alterobacin A và Alterobactin B. Alterobactin A là một chất béo chuỗi cyclic có chứa một liên kết este lacton, trong khi alterobactin B là dạng chuỗi mở tương ứng.  Alterobactin A có ái lực cao với ion sắt, trong khi Alterobactin B có ái lực thấp hơn với ion sắt (KFe=1049-53) và Alterobactin B có thể không hải là siderophore bởi vì nó được hình (1)Alterobactin A và (2) Alterobactin B thành bằng quá trình thủy phân base của Alterobactin A khi không có 3.3. Fe(III). Peptide Siderophores.  Alterobactin.  Ferrocins:  Ferrocins đại diện cho một nhóm thuốc kháng sinh peptide có chứa sắt được sản xuất bởi Pseudomonas fluorescens YK-310. Các kháng sinh này được tinh chế bằng cách tách butanol, tiếp theo là sắc ký cột bằng các cột có khả năng hút bám như silica gel.  Cấu trúc của ferrocins đã được làm sáng tỏ bằng cách sử dụng các phương pháp quang phổ và phân hủy.  Ferrocins là các decapeptide cyclic có chứa ba dư lượng hydroxamat.  Có bốn Ferrocins khác nhau (A, B, C, D) đã được cô lập. Ferricrocin A là một peptide cyclic chứa dư lượng axit béo và một vòng lacton giữa C cuối cùng của Gly và N cuối cùng của Ser: (Z) -3-Decenoic axit cycl.Ser-X-Gly-Val-Ser- X-Ala-Gly-XGly. X có thể đại diện cho N-AcetylN-OH-Orn hoặc N-propionyl-N-OHOrn. Ferrocins. Ferrocin A: R =H, R =R3=R4=H Ferrocin B: R1=OH, R2=R3=R4=H Ferrocin C và D: R1=H; R2,R3,R4=2.H,1.CH3 1 2  Pseudobactins và Pyoverdins:  Pseudobactin và Pyoverdins các dòng của nhóm huỳnh quang Pseudomonas (P. fluorescens, P. putida, P. aeruginosa, P. syringae, và các loài liên quan) tạo ra các huỳnh quang huỳnh quang màu vàng. Pseudobactin. Pyoverdin Pfl12  Pseudobactin và pyoverdins có chứa một cấu trúc phổ biến là chromophore. Chromophore là dẫn xuất của 2,3-diamino-6,7-dihydroxyquinolin, có thêm 1-     carboxyl-pyrimidino vòng (cấu hình S) và một nhóm amin acyl hóa với các dư lượng acid dicarboxylic khác: acid succinic, succinamit, acid 2-oxo-glutaric, acid glutamic, acid malic (amide). Ngoài các bidentate catecholate của dư lượng quinolin còn có thêm hai acid amin trong chuỗi peptide, chức năng của 2 acid amin này là chất bám sắt, trong đó N5acyl-N5-hydroxy ornithine có trong tất cả các hợp chất được nghiên cứu cho đến thời điểm này. Acid amin kết hợp sắt thứ hai thường là acid aspartic threo-β-hydroxy. Tuy nhiên, một số pyoverdins thiếu acid β-hydroxy aspartic và có chứa hai phân tử ornithine N5-acyl-N5-hydroxy. Pseudobactin và apyoverdine là một phân tử tuyến tính như đã được khẳng định bằng phân tích tia X Một danh sách các cấu trúc pyoverdin được biết đến hiện nay:  Ferribactin:  Trong quá trình tách sắc tố sắt từ P.fluorescens và tiền chất không huỳnh quang có tên ferribactin đã được phân lập.  Cả hai hợp chất ferribactin và pyoverdin được phân lập từ cùng một chủng đã chứng minh được là có sự khác biệt trong phần chromophore nhưng giống nhau trong chuỗi peptide. Do đó, thành phần của ferribactin được phân lập từ   Pseudomonas aptata tương tự như pyoverdin Pap (P.aptata) nhưng thiếu chromophore và chứa Glu và Tyr / Dbu. Ferribactin là một hợp chất sắt yếu hơn nhiều so với pyoverdins vì không có chromophore để cung cấp catechol. Tuy nhiên, nhóm phenol của Tyr và nhóm carboxylat của Glu trong ferribactin có thể thay thế các vị trí liên kết phối tử chromophore. Các dạng đột biến khác nhau của pyoverdin (pvd) đã được phân lập và đặc trưng. Loại đột biến pvd-1 là auxotraph L-N5-hydroxyl ornithine không thể oxy hóa Lornithine và cần L-N5-hydroxyl để sản xuất pyoverdin.  Azotobactin:  Các peptide siderophore azotobactin dường như là siderophore nổi bật nhất của Azotobacteriaceae vì nó cho thấy một sự tương đồng nổi bật với pyoverdins. Chromophore của azotobactin. Sự khác biệt cấu trúc chính giữa azotobactin và pyoverdins là các azotobactin tạo thành một vòng imidazolone bổ sung nhóm amino ở C-5 với chromophore N-4 bằng một đơn vị urê, trong khi pyoverdins có một nhóm dicarboxylic gắn kết amid ở vị trí đó.  Azotobactin 0 được sản xuất bởi Azotobacter vinelandii chỉ chứa hai nhóm chelating bidentate. Azotobactin D và Azotobactin A từ P.vinelandii DSM 87( ATCC 12837), cả hai chất này chứa N-hydroxy hoặc nithine acyl hóa với acid 3-hydroxy butyric.  Ornibactins:  Ornibactins đại diện cho biến đổi siderophores Tetrapeptide chứa dư lượng Nterminal 3-hydroxy-acyl có độ dài chuỗi khác nhau (C4, C6, C8).  Ornibactin C4   (R =methyl); ornibactin C6 (R=propyl); ornibactin C8 (R =pentyl). Các peptide chứa hai L-Orn (N5-OH, N5-acyl), một Asp (β-OH), một L-Ser và một dư lượng 1,4-diaminobutane C-terminal. Vì vậy các ornibactins giống với pyoverdins nhưng chúng có dư lượng acyl thay vì chromophore và là những peptide nhỏ hơn nhiều. Ornibactins được phân lập từ các Pseudomonas cepacia 3.4. Mycobactin và related Siderophore:  Mycobacteria sản xuất ra một loạt các hợp chất hòa tan lipid, sắt, gọi là mycobactin.  Trong số các mycobactin khác nhau (A, F, H, M, N, P, R, S, T), mycobactin P phân lập từ Mycobacterium phlei và mycobactin T phân lập từ M. tuberculosis. Sau khi chia tách liên kết ester, thu được acid mycobactic và cobactin. Đối với mycobactin P, phân tích hóa học của sản phẩm mycobactic acid (1) là một acid chứa vòng thơm như là acid salicylic hoặc acid salicylic 6-metyl, sau đó phân tách nữa thì đến m-cresol và carbon dioxide; (2) axit amin β-hydroxy, hoặc serine hoặc threonine; (3) một hỗn hợp các axit béo mạch dài tương đồng, thông thường có một liên kết kép gắn với nhóm carboxyl; (4) N6-hydroxy lysine. Cobactin sản sinh ra acid hydroxy, acid 3-hydroxy butyric hoặc acid 3-hydroxy-2metyl pentanoic, và phân tử thứ hai của N6-hydroxyl lysine. Mycobactin là hợp chất béo và thường không được đào thải ra môi trường. Exochelins hòa tan trong nước có chức năng như là chất thu hồi sắt và vận chuyển sắt đến mycobactin. Exochelins từ M.smegmatis có cấu trúc pentapeptide chứa 3 Nδ-hydroxy-ornithines. Ngoài ra, exochelins cho thấy sự tương đồng về cấu trúc với mycobactin đã được cô lập từ M. tuberculosis. Các exochelins này chứa este methyl axit dicarboxylic thay vì các axit béo chuỗi dài xảy ra trong mycobactin.    Exochelin  Acinetobactin:    Acinetobactin là một siderophore được phân lập Acinefobacter baumannii ATCC19606. Acinetibacter baumannii là vi khuẩn gram âm, gây nhiễm trùng nghiêm trọng ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch. Cấu trúc Acinetobactin gồm 2,3-dihydroxybenzoic acid (DHBA), L-threonine và Nhydroxyhistamine. Tổng hợp Acinetobactin bắt đầu với enzyme adenylation, BasE kích hoạt phân tử DHB và vận chuyển tới đồng phân pantetheine của một protein vận chuyển aryl của BasE. Trong phản ứng này, DHB phản ứng với ATP để hình thành aryl adenylate và pyrophosphate.Trong phản ứng thứ hai, DHB được chuyển tới protein vận chuyển.  Frankobactin:    Francobactin là một hydroxamate chứa peptide siderophore. Cấu trúc Francobactin gồm vòng phenyl oxazolin, serine, glycine, ornithine, và β-HO-aspartate. Franki là một vi khuẩn gram dương, hiếu khí, dạng sợi, hình thành bào tử và là vi khuẩn cố định nito hoặc cộng sinh trong rễ cua thực vật như các loài cây oluca (như Afnus glufinosa), Ceanofhus americanus, Myrica gale, và một số loài Casuarina.  Maduraferrin:  Một dòng Acfinomaduramadurae (Actinomycetes) tạo ra siderophore maduraferrin. Maduraferrin là phức hợp sắt của siderophore oligopeptide gồm acid salicylic, β-  alanin, glycine, L-serin, N5-hydroxy-N2-metyl-L-ornithine và acid Lhexahydropyridazine-3-carboxylic. Hầu hết các chủng Acfinomadura sản sinh ra các loại ferrioxamines khác nhau. Ví dụ như chủng DSM 43067 sản xuất ra desferri-maduraferrin. 3.5 Citrate Hydroxamate Siderophores: Schizokinen: R1 =R2=H,R3=R4=CH3,n=2 Rhizobactin 1021: R1=R2=H, R3=A, R4=CH3,n=2 Acinetoferrin: R1=R2=H, R3=R4=B, n=2 Arthrobactin: R1=R2=H, R3=R4=CH3,n=4 Aerobactin: R1=R2=COOH, R3=R4=CH3,n=4 Nannochelin A: R1=R2=COOCH3, R3=R4=C, n=4 Nannochelin B: R1=COOCH3, R2=COOH, R3=R4=C, n=4 Nannochelin C: R1=R2=COOH, R3=R4=C,n=4  Schizokinen:  Schizokinen được mô tả ban đầu như là một yếu tố làm giảm sự phân chia của Bacillus megaterium, B. cereus, và B. subtilis, đã được phân lập từ một môi trường của B. megaterium ATCC 19213    Thủy phân schizokinen được 1-amino-3-(N-hydroxyamino) propan và quá trình oxy hóa acetate tạo thành acid hydroxamic với liên kết acyl chiếm một nữa. Schizokinen cũng được tìm thấy trong các chủng Anabaena và có thể là một siderophore trong cyanobacteria khác. Schizokinen A là dẫn xuất của Schizokinen,được phân lập từ các chủng Bacilus có chuỗi cyclic do ngưng tụ của carboxyl ở nguyên tử bậc 4 với nhóm NH amide. Schizokinen A  Rhizobactin 1021:  Rhizobactin 1021 là một dihydroxamat có tính citrate không đối xứng được phân lập từ dòng Rhizobium meliloti 1021.  Rhizobactin 1021 chứa hai nhóm acyl khác nhau, acid (E)-2-actenoic và acid (E)-2-decenoic. Chủ yếu tồn tại trong dung dịch có cấu hình lambda ở trạng thái cân bằng của monomeric và dimeric.  Acinetoferrin:  Acinetoferrin là một dihydroxamat citrat được phân lập từ Acinetobacter haemolyticus.  Acinetoferrin có cấu trúc tương tự schizokinen, giữ hai liên kết 1amino-3(N-hydroxy propane) là một acid citric và acinetoferrin được ngưng tụ bởi các liên kết acid hydroxamic với hai acid (E)-2octenoic.  Arthrobactin:   Arthrobactin được tạo ra bởi các chủng Arthrobacter với sự hỗ trợ của sắt auxotrophs Arthrobacter terregens và A. jlavescens JG9 ATCC 29091. Arthrobactin chứa hai dư lượng 1-amino-5-(N-acety-hydroxy)amino pentane liên kết đối xứng với liên kết acid citric.  Aerobactin:      Aerobactin là một acid hydroxame trên bề mặt môi trường của Aerobacter aerogenes 62-I ( gọi là Enterobacter aerogenes) và các chủng liên quan. Aerobactin gồm một hợp chất của N6-acetyl-N6-hydroxy lysine và acid citric. Ferric aerobactin chủ yếu tồn tại ở dạng đồng phân quang lambda trong dung dịch nước. Aerobactin cũng được sản xuất bởi Enterobacter cloacae và Shigella flexneri và các chủng Escherichia coli chứa plasmid ColV. Aerobactin có khả năng kháng cloacin ( một protein màng ngoài có khối lượng phân tử 74000 daltton đã được sản xuất quá mức trong điều kiện tăng trưởng hạn chế sắt và không có các đột biến kháng coacin). Các nhà khoa học đã chứng minh được là protein receptor cloacin được kiểm soát bởi plasmid colV, có tham gia vào quá trình vận chuyển Fe3+-aerobactin. Các gene chỉ định chức năng tổng hợp aerobactin à vận chuyển Fe3+-aerobactin đã được xác định trên một số plasmid CoIV. Có 4 loại locus tham gia vào quá trình tổng hợp và vận chuyển aerobactin là aerA, aerB và aerC có chức năng hydroxyl hóa lysine, acetyl hóa 6-amino-6-hydroxy-lysine và là móc nối giữa N-acetyl-N-hydroxylysine với citrate; aerD cần thiết cho liên kết của N-acetyl-N-hydroxy-lysine với citrate; aerC hoàn thành tổng hợp aerobactin bằng cách ghép nối N-acetyl-Nhydroxyl-lysine thứ 2 đến monoacyl (dẫn xuất citrate). Trình tự các gene trong operon là aerD-aerB-aerC-aerA.  Nannochelin:    Citrate hydroxamate siderophores được gọi là nannochelins, đã được phân lập từ Nannocystis excedens (Myxobacteria). Nannochelins giống với aerobactin, nhưng có chứa hai dư lượng N-εcinnamoyl. Trong khi nannochelin C chứa hai nhóm carboxyl lysyl không este hóa,  nannochelin B có một và nannochelin A hai nhóm carboxyl este hóa methyl. Nannochelin A bao gồm hai mảnh este Nε-cinnamoyl-Nε-hydroxyl-L-lysine methyl gắn kết qua nhóm Nα-amino với nhóm cacboxyl cuối cùng của acid citric bằng các liên kết amide. Đây là sự chuyển đổi quan trọng liên quan đến việc tổng hợp siderophore này.