Siderophore

Siderophore (von sidero=Eisen und phoros= tragend) wird ein Gruppe von small molecules bezeichnet,  die Eisen mit einer sehr hohen und spezifischen Affinität chelatisieren.Sie werden  von aeroben Bakterien (auch Pilzen und Pflanzen vermögen Siderophoren zu bilden) gebildet werden. Ihre Bildung ist über einen speziellen Regelkreis an die Eisenkonzentration innerhalb der Zelle gekoppelt.

Grundsätzlich benötigen Mikroorganismen zu ihrem Wachstum Eisen. Um ihren Bedarf zu decken bilden sie small molekules (meist Oligopeptide) mit einer hohen Affinität zu Eisen. Diese werden an ihre Umgebung abgegeben, komplexieren dort sehr selektiv mit Eisen(III)-Ionen und werden anschließend, Eisen-beladen, als Siderophor-Eisen-Komplexe über spezifische Transportsysteme von den Mikroorganismen wieder aufgenommen.

Da die Komplexbindungskonstante der Siderophore für Fe(II)-Ionen sehr viel geringer als für dreiwertiges Eisen wird in den Mikroorganismen das komplexierte Metallion nach Reduktion zu Eisen(II) wiederum aus dem Komplex gelöst.

Weitere Bedeutung kommt den Siderophore als Lagersystem für Eisen zu; d. h., die mit Eisen beladenen Siderophore können innerhalb der Zellen gelagert werden.

Das Eisentransportsystem von Bakterien wird in experimentellen Ansätzen bereits genutzt um mittels spezieller molekularer Sonden antibakterielle Wirkstoffe und Markierungen in eine Bakterienzelle zu schleusen. So kann kann diese „molekularen Trojaner“ nutzen um mittels Fluoreszenz-Markierungen und entsprechende bildgebende Verfahren Infektionen in kleineren Tieren sicht- und behandelbar zu machen.

Bekannte Siderophore sind die Enterobactine (Enterobakterien), Ferrioxamine (Actinobakterien), Pyoverdine (Pseudomonas), Mycobactine und Exocheline (Mycobakterien). Enterobactine und andere bakterielle Siderophore bilden wesentlich stabilere Komplexe mit Eisen(III) als die Siderophore des Menschen. Sie sind daher in der Lage, dem menschlichen Körper Eisen von Hämoglobin (nach Hämolyse) und Transferrin zu entziehen.

1. Miethke M et al.(2007) Siderophore-based iron acquisition and pathogen control. Microbiol Mol Biol Rev 71: 413–451.
2. Crosa JH et al. (2002) Genetics and assembly line enzymology of siderophore biosynthesis in bacteria. Microbiol Mol Biol Rev 66: 223–249.