Supramolecular Arrangement of Lignosulfonate-Based Iron Heteromolecular Complexes and Consequences of Their Interaction with Ca2+ at Alkaline pH and Fe Plant Root Uptake Mechanisms,Journal of Agricultural and Food Chemistry

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Supramolecular Arrangement of Lignosulfonate-Based Iron Heteromolecular Complexes and Consequences of Their Interaction with Ca2+ at Alkaline pH and Fe Plant Root Uptake Mechanisms
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2023-07-18 , DOI: 10.1021/acs.jafc.3c03474
Marta Fuentes _{1,

2} , German Bosch _{1,

2} , David de Hita _{1,

2} , Maite Olaetxea _{1,

2} , Javier Erro _{1,

2} , Angel Ma Zamarreño _{1,

2} , Jose Ma Garcia-Mina _{1,

2}

Affiliation

Previous studies have shown that natural heteromolecular complexes might be an alternative to synthetic chelates to correct iron (Fe) deficiency. To investigate the mechanism of action of these complexes, we have studied their interaction with Ca²⁺ at alkaline pH, Fe-binding stability, Fe-root uptake in cucumber, and chemical structure using molecular modeling. The results show that a heteromolecular Fe complex including citric acid and lignosulfonate as binding ligands (Ls-Cit) forms a supramolecular system in solution with iron citrate interacting with the hydrophobic inner core of the lignosulfonate system. These structural features are associated with high stability against Ca²⁺ at basic pH. Likewise, unlike Fe-EDDHA, root Fe uptake from Ls-Cit implies the activation of the main root responses under Fe deficiency at the transcriptional level but not at the post-transcriptional level. These results are consistent with the involvement of some plant responses to Fe deficiency in the plant assimilation of complexed Fe in Ls-Cit under field conditions.

中文翻译：

木质素磺酸盐基铁杂分子配合物的超分子排列及其在碱性 pH 下与 Ca2+ 相互作用的结果以及植物根部吸收铁的机制,木质素磺酸盐基铁杂分子配合物的超分子排列及其在碱性 pH 下与 Ca2+ 相互作用的结果以及植物根部吸收铁的机制

先前的研究表明，天然异分子复合物可能可以替代合成螯合物来纠正铁 (Fe) 缺乏症。为了研究这些复合物的作用机制，我们使用分子模型研究了它们在碱性 pH 下与Ca ^{2+的相互作用、Fe 结合稳定性、黄瓜根部对 Fe 的吸收以及化学结构。}结果表明，包含柠檬酸和木质素磺酸盐作为结合配体的异分子铁络合物（Ls-Cit）在溶液中形成超分子体系，柠檬酸铁与木质素磺酸盐体系的疏水内核相互作用。^{这些结构特征与碱性 pH 下对 Ca 2+}的高稳定性相关。同样，与 Fe-EDDHA 不同，根部从 Ls-Cit 吸收 Fe 意味着在 Fe 缺乏的情况下，主要根反应在转录水平而非转录后水平被激活。这些结果与田间条件下 Ls-Cit 中复合铁的植物同化过程中某些植物对铁缺乏的反应的参与是一致的。,先前的研究表明，天然异分子复合物可能可以替代合成螯合物来纠正铁 (Fe) 缺乏症。为了研究这些复合物的作用机制，我们使用分子模型研究了它们在碱性 pH 下与Ca ^{2+的相互作用、Fe 结合稳定性、黄瓜根部对 Fe 的吸收以及化学结构。}结果表明，包含柠檬酸和木质素磺酸盐作为结合配体的异分子铁络合物（Ls-Cit）在溶液中形成超分子体系，柠檬酸铁与木质素磺酸盐体系的疏水内核相互作用。^{这些结构特征与碱性 pH 下对 Ca 2+}的高稳定性相关。同样，与 Fe-EDDHA 不同，根部从 Ls-Cit 吸收 Fe 意味着在 Fe 缺乏的情况下，主要根反应在转录水平而非转录后水平被激活。这些结果与田间条件下 Ls-Cit 中复合铁的植物同化过程中某些植物对铁缺乏的反应的参与是一致的。

更新日期：2023-07-18

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