Obrázek 1. Struktura domény MmpA, MmpC a MmpD pro syntézu kyseliny monové. Biosyntéza kyseliny monové není kolineární, ale byla v tomto diagramu přeskupena. Název proteinu je zobrazen uvnitř šipky s modulem a strukturou domény uvedenou níže. AKT=acyl carrier protein, V=acyl transferázy, DH=dehydratase, ER=enoyl reduktázy, inhibitory HMG=3-hydroxy-3-methylglutaric kyseliny, MeT=methyl transferázy, KR=ketoreductase, KS=ketosynthase, TE=thioesterase.,
Obrázek 2. Struktura pseudomonové kyseliny A-D, označená jako A až D.
obrázek 3. Methylová skupina kyseliny monové C15 je připojena k C3 následujícím reakčním schématem. MupH je Hydroxymethylglutaryl-koenzym A syntáza, mupj a MupK jsou enoyl-CoA hydratázy.
obrázek 4. Pyranův kruh mupirocinu je generován v této navrhované vícestupňové reakci., Gene knockout z mupO, mupU, mupV a macpE zrušit PA-výrobu, ale ne PA-B produkce, což dokazuje, že PA-B je předzvěst PA-A.
Obrázek 5. MPB se navrhuje syntetizovat 9-HN s 3-hydroxy-propionátovou startovací jednotkou a třemi malonyl-CoA extender jednotkami. Struktura domény MmpB je uvedena níže vedle MupE, navrhované enoyl reduktázy potřebné pro úplné nasycení 9-HN. ACP=acyl-proteinový nosič, DH=dehydratáza, ER=enoyl-reduktáza, KR = ketoreduktáza, KS = ketosyntáza, TE = thioesteráza.,
Mupirocin je směs několika pseudomonových kyselin, přičemž pseudomonová kyselina a (PA-a) tvoří více než 90% směsi. Také přítomný v mupirocin jsou pseudomonic kyseliny B s další hydroxylovou skupinou na C8, pseudomonic kyseliny C s dvojnou vazbou mezi C10 a C11, namísto epoxidových PA -, a pseudomonic kyseliny D s dvojitou vazbu na C4 a C5` v 9-hydroxy-nonanová kyselina část mupirocin.,
Biosyntézu pseudomonic kyseliny AEdit
74 kb mupirocin gene cluster obsahuje šest multi-domény enzymů a dvacet šest dalších peptidů (Tabulka 1). Zakódovány jsou čtyři velké vícejaderné proteiny polyketidové syntázy typu I (PKS), stejně jako několik jednofunkčních enzymů se sekvenční podobností s PKSs typu II. Proto se předpokládá, že mupirocin je konstruován smíšeným systémem typu I a typu II PKS. Klastr mupirocin vykazuje atypickou organizaci acyltransferázy (AT), protože v doménách jsou pouze dvě a obě se nacházejí na stejném proteinu, MmpC., Tyto v doménách jsou jedinými doménami přítomnými na MPC, zatímco ostatní tři proteiny typu I PKS neobsahují žádné domény. Cesta mupirocinu také obsahuje několik tandemových acyl nosných proteinových dvojdomů nebo trojčat. To může být adaptace pro zvýšení rychlosti propustnosti nebo pro vázání více substrátů současně.
kyselina Pseudomonová a je produktem esterifikace mezi kyselinou 17C polyketidovou monovou a 9C mastnou kyselinou 9-hydroxy-nonanovou., Možnost, že celá molekula je sestaven jako jeden polyketide s Baeyer-Villigerem oxidace vkládání kyslíku do uhlíkovou páteř byla vyloučena, protože C1 barbara kyseliny a C9′ 9-hydroxy-kyselina nonanová jsou oba odvozeny od C1 z acetátu.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., Jedna z domén AT z MmpC může přenést aktivovanou acetylovou skupinu z acetyl-koenzymu a (CoA) do první domény ACP. Řetězec je rozšířen o malonyl-CoA, následuje Sam-dependentní methylace na C12 (viz Obrázek 2 pro číslování PA-A) a redukce skupiny B-keto na alkohol. Předpokládá se, že doména dehydratace (DH) v modulu 1 je nefunkční kvůli mutaci v oblasti konzervovaného aktivního místa. Modul 2 přidává další dva uhlíky pomocí extender jednotky malonyl-CoA, následované ketoreduction (KR) a dehydratace., Modul tři přidává malonyl-CoA extender jednotku, následuje Sam-dependentní methylace na C8, ketoredukce, a dehydratace. Modul 4 rozšiřuje molekulu o jednotku malonyl-CoA následovanou ketoreduccí.
montáž kyseliny monové pokračuje převodem 12C produktu MmpD na MmpA. Další dvě kola rozšíření s jednotkami malonyl-CoA jsou dosažena modulem 5 a 6. Modul 5 obsahuje také doménu KR.
post-PKS tailoringEdit
keto skupina v C3 je nahrazena methylovou skupinou v vícestupňové reakci (obrázek 3). MupG začíná dekarboxylací malonyl-akt., Alfa uhlík výsledného acetyl-ACP je spojen s C3 polyketidového řetězce MupH. Tento meziprodukt je dehydratován a dekarboxylován mupj a mupk.
tvorba pyranového kruhu vyžaduje mnoho enzymově zprostředkovaných kroků (obrázek 4). Dvojná vazba mezi C8 a C9 se navrhuje migrovat mezi C8 a C16. Genové knockout experimenty mupO, mupU, mupV a macpE eliminovaly produkci PA-a. Výroba PA-B není těmito knockouty odstraněna, což dokazuje, že PA-B není vytvořen hydroxylačním PA-a., Knockout z mupW odstraněny pyran prsten, identifikace MupW jako jsou zapojeny v kruhu formace. Není známo, zda k tomu dojde před nebo po esterifikaci kyseliny monové na kyselinu 9-hydroxy-nonanovou.
předpokládá se, že epoxid PA-a při C10-11 je vložen po tvorbě pyranu cytochromem P450, jako je MupO. Genový knockout mupO zrušil produkci PA-A, ale PA-B, který také obsahuje epoxid C10-C11, zůstal. To znamená, že MupO buď není zapojen, nebo není pro tento epoxidační krok nezbytný.,
9-Hydroxy-nonanová kyselina biosynthesisEdit
devět-uhlíku mastné kyseliny 9-hydroxy-kyselina nonanová (9-HN) je odvozen jako samostatná sloučenina a později esterifikované na barbara kyseliny tvoří pseudomonic kyseliny. 13C značené podávání acetátu ukázalo, že C1-C6 jsou konstruovány s acetátem v kanonickém způsobu syntézy mastných kyselin. C7 ‚zobrazuje pouze označení acetátu C1, zatímco C8′ a C9‘ vykazují obrácený vzor acetátu značeného 13C. Spekuluje se, že C7-C9 vzniká ze startovací jednotky 3-hydroxypropionátu, která je třikrát prodloužena s malonyl-CoA a plně snížena na výnos 9-HN., Bylo také navrženo, že 9-HN je iniciováno kyselinou 3-hydroxy-3-methylglutarovou (HMG). Tato druhá teorie nebyla podporována krmením or-HMG.
navrhuje se, aby MPB katalyzovala syntézu 9-HN (obrázek 5). MmpB obsahuje doménu KS, KR, DH, 3 ACPs a thioesterázu (TE). Neobsahuje doménu enoyl reduktázy (ER), která by byla nutná pro úplné snížení na devět uhlíkových mastných kyselin. Mupe je protein s jednou doménou, který ukazuje sekvenční podobnost se známými er doménami a může dokončit reakci., Je také možné, že kyselina 9-hydroxy-nonanová je odvozena částečně nebo zcela z vnějšku klastru mupirocinu.