Figure 1. La structure de domaine de MmpA, MmpC, et MmpD pour la synthèse de l’acide Monique. La biosynthèse de l’acide Monique n’est pas colinéaire mais a été réarrangée dans ce diagramme. Le nom de la protéine est affiché à l’intérieur de la flèche avec la structure du module et du domaine répertoriée ci-dessous. ACP = protéine porteuse d’acyle, AT=acyl transférase, DH=déshydratase, ER=énoyl réductase, HMG=acide 3-hydroxy-3-méthylglutarique, MeT=méthyl transférase, KR=cétoréductase, KS=cétosynthase, TE = thioestérase.,
Figure 2. La structure de l’acide pseudomonique A-D, marqué A à D, respectivement.
Figure 3. Le groupe méthyle C15 de l’acide Monique est attaché à C3 par le schéma de réaction suivant. MupH est une hydroxyméthylglutaryl-Coenzyme A synthase, MupJ et MupK sont des hydratases Enoyl-CoA.
Figure 4. Le cycle pyrane de la mupirocine est généré dans cette réaction en plusieurs étapes proposée., Les éliminations génétiques de mupO, mupU, mupV et macpE abolissent la production de PA-A mais pas la production de PA-B, démontrant que le PA-B est un précurseur du PA-A.
Figure 5. MmpB est proposé pour synthétiser le 9-HN avec une unité de démarrage 3-hydroxy-propionate et trois unités d’extension malonyl-CoA. La structure de domaine de MmpB est illustrée ci-dessous avec MupE, l’énoyl réductase proposée requise pour la saturation complète du 9-HN. ACP = protéine porteuse d’acyle, DH=déshydratase, ER=énoyl réductase, KR=cétoréductase, KS=cétosynthase, TE = thioestérase.,
la mupirocine est un mélange de plusieurs acides pseudomoniques, l’acide pseudomonique A (PA-A) constituant plus de 90% du mélange. On trouve également dans la mupirocine l’acide pseudomonique B avec un groupe hydroxyle supplémentaire en C8, l’acide pseudomonique C avec une double liaison entre C10 et C11, au lieu de l’époxyde de PA-A, et l’acide pseudomonique D avec une double liaison en C4` et C5` dans la partie acide 9-hydroxy-nonanoïque de la mupirocine.,
biosynthèse de l’acide pseudomonique AEdit
le groupe de gènes de la mupirocine de 74 kb contient six enzymes multi-domaines et vingt-six autres peptides (Tableau 1). Quatre grandes protéines multi-domaines de polykétide synthase (PKS) de type I sont codées, ainsi que plusieurs enzymes à fonction unique présentant une similitude de séquence avec les PKSs de type II. Par conséquent, on pense que la mupirocine est construite par un système PKS mixte de type I et de type II. Le groupe de mupirocine présente une organisation atypique de l’acyltransférase (AT), en ce sens qu’il n’y a que deux domaines AT, et les deux se trouvent sur la même protéine, MmpC., Ces domaines AT sont les seuls domaines présents sur MmpC, tandis que les trois autres protéines PKS de type I ne contiennent aucun domaine AT. La voie de la mupirocine contient également plusieurs doublets ou triplets de protéines porteuses d’acyle en tandem. Cela peut être une adaptation pour augmenter le débit ou pour lier plusieurs substrats simultanément.
L’acide Pseudomonique A est le produit d’une estérification entre l’acide polykétide Monique 17C et l’acide gras 9C 9-hydroxy-nonanoïque., La possibilité que la molécule entière soit assemblée comme un polykétide simple avec une oxydation de Baeyer-Villiger insérant un oxygène dans l’épine dorsale de carbone a été exclue parce que C1 de l’acide Monique et C9′ de l’acide 9-hydroxy-nonanoïque sont tous deux dérivés de C1 de l’acétate.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., L’un des domaines AT du MmpC peut transférer un groupe acétyle activé de l’acétyl-Coenzyme A (CoA) vers le premier domaine ACP. La chaîne est prolongée par le malonyl-CoA, suivie d’une méthylation SAM-dépendante en C12 (voir Figure 2 pour la numérotation PA-A) et d’une réduction du groupe B-céto en un alcool. On prédit que le domaine de déshydratation (DH) du module 1 est non fonctionnel en raison d’une mutation dans la région du site actif conservé. Le Module 2 ajoute deux autres carbones par l’unité d’extension malonyl-CoA, suivie de la kétoréduction (KR) et de la déshydratation., Le Module trois ajoute une unité d’extension malonyl-CoA, suivie d’une méthylation SAM-dépendante en C8, de la cétoréduction et de la déshydratation. Le Module 4 étend la molécule avec une unité malonyl-CoA suivie d’une cétoréduction.
l’assemblage de l’acide Monique se poursuit par le transfert du produit 12c du MmpD vers le MmpA. Deux autres séries d’extension avec des unités malonyl-CoA sont réalisées par les modules 5 et 6. Le Module 5 contient également un domaine KR.
post-PKS tailoringEdit
le groupe céto en C3 est remplacé par un groupe méthyle dans une réaction en plusieurs étapes (Figure 3). MupG commence par décarboxyler un malonyl-ACP., Le carbone alpha de l’acétyl-ACP résultant est lié au C3 de la chaîne polykétide par MupH. Cet intermédiaire est déshydraté et décarboxylé par MupJ et MupK, respectivement.
la formation du cycle pyrane nécessite de nombreuses étapes à médiation enzymatique (Figure 4). La double liaison entre C8 et C9 est proposée Pour migrer vers entre C8 et C16. Les expériences Gene knockout de mupO, mupU,mupV et macpE ont éliminé la production de PA-A. La production de PA-B N’est pas éliminée par ces éliminations, ce qui démontre que le PA-B N’est pas créé par hydroxylation du PA-A., Un knock-out de mupW a éliminé l’anneau pyranique, identifiant MupW comme étant impliqué dans la formation de l’anneau. On ne sait pas si cela se produit avant ou après l’estérification de l’acide Monique en acide 9-hydroxy-nonanoïque.
on pense que l’époxyde de PA-A en C10-11 est inséré après la formation de pyran par un cytochrome P450 tel que le MupO. Un knock-out génétique du mupO a aboli la production de PA-A, mais le PA-B, qui contient également L’époxyde C10-C11, est resté. Ceci indique que MupO n’est pas impliqué ou n’est pas essentiel pour cette étape d’époxydation.,
biosynthèse de l’acide 9-Hydroxy-nonanoïque
l’acide gras à neuf carbones, l’acide 9-hydroxy-nonanoïque (9-HN), est dérivé en tant que composé séparé, puis estérifié en acide Monique pour former de l’acide pseudomonique. L’alimentation en acétate marquée au 13C a montré que C1-C6 sont construits avec de l’acétate de la manière canonique de la synthèse des acides gras. C7 ‘ne montre que le marquage C1 de l’acétate, tandis que C8′ et C9’ montrent un motif inversé d’acétate marqué au 13C. On suppose que le C7-C9 provient d’une unité de démarrage de 3-hydroxypropionate, qui est prolongée trois fois avec du malonyl-CoA et entièrement réduite pour donner du 9-HN., Il a également été suggéré que le 9-HN est initié par l’acide 3-hydroxy-3-méthylglutarique (HMG). Cette dernière théorie n’a pas été étayée par l’alimentation De or-HMG.
Il est proposé que le MmpB catalyse la synthèse du 9-HN (Figure 5). MmpB contient un domaine KS, KR, DH, 3 ACPs et un domaine thioestérase (TE). Il ne contient pas de domaine énoyl réductase (ER), ce qui serait nécessaire pour la réduction complète de l’acide gras à neuf carbones. MupE est une protéine à Domaine unique qui montre une similitude de séquence avec les domaines ER connus et peut compléter la réaction., Il reste également possible que l’acide 9-hydroxy-nonanoïque soit dérivé partiellement ou entièrement de l’extérieur du groupe de mupirocine.