ムピロシン

図1. モニン酸の合成のためのMmpA、MmpC、およびMmpDのドメイン構造。 モニン酸の生合成は同一直線的ではないが、この図では再配列されている。 タンパク質名は、モジュールとドメイン構造を以下に示す矢印の内側に表示されます。 ACP=アシルキャリアタンパク質、AT=アシルトランスフェラーゼ、DH=デヒドラターゼ、ER=エノイルレダクターゼ、HMG=3-ヒドロキシ-3-メチルグルタル酸、MeT=メチルトランスフェラーゼ、KR=ケトレダクターゼ、KS=ケトシンターゼ、TE=チオエステラーゼ。,

図2. シュードモン酸A–Dの構造は、それぞれA-Dと標識されている。

図3. モニン酸のC15メチル基は、以下の反応スキームによってC3に結合する。 MupHはヒドロキシメチルグルタリル補酵素Aシンターゼであり、MupJおよびMupKはエノイルCoAヒドラターゼである。

図4. ムピロシンのピラン環はこの提案した多段階反応で生成した。, MupO、mupU、mupVおよびmacpEの遺伝子ノックアウトは、PA-A産生を廃止するが、PA-B産生を廃止し、PA-BがPA-Aの前駆体であることを示す。

図5。 MmpBは9-HNを3-ヒドロキシプロピオン酸スターターユニットと三つのマロニルCoAエクステンダーユニットで合成することが提案されている。 MmpBのドメイン構造は、9-HNの完全な飽和に必要な提案されたエノイルレダクターゼであるMupEとともに以下に示されている。 ACP=アシルキャリアタンパク質、DH=デヒドラターゼ、ER=エノイルレダクターゼ、KR=ケトレダクターゼ、KS=ケトシンターゼ、TE=チオエステラーゼ。,

ムピロシンは、いくつかの擬モン酸の混合物であり、擬モン酸A(PA-A)は混合物の90%以上を構成する。 また、ムピロシンには、C8に水酸基を付加したシュードモン酸B、PA-Aのエポキシドの代わりにC10とC11の間に二重結合を持つシュードモン酸C、ムピロシンのC4`とC5`に二重結合を持つシュードモン酸Dがあり、9-ヒドロキシ-ノナン酸部分に存在する。,

シュードモン酸AEditの生合成

74kbのムピロシン遺伝子クラスターには、六つのマルチドメイン酵素と二十から六つの他のペプチドが含まれています(表1)。 四つの大きなマルチドメインi型ポリケチドシンターゼ(PKS)蛋白質とII型Pksと配列類似性を有するいくつかの単一機能酵素をコードした。 したがって、ムピロシンは、タイプIおよびタイプII PKSシステムの混合によって構築されると考えられている。 ムピロシンクラスターは非定型アシルトランスフェラーゼ(AT)組織を示し,二つのATドメインしか存在せず,両者は同じタンパク質Mmpc上に見出される。, これらのATドメインはMmpC上に存在する唯一のドメインであり、他の三つのタイプI PKSタンパク質はATドメインを含まない。 ムピロシン経路はまた、いくつかのタンデムアシルキャリアタンパク質ダブレットまたは三重項を含む。 この場合への適応のスループットのレートを結合する複数の基板を同時に

シュードモン酸Aは、17Cポリケチドモニン酸と9C脂肪酸9-ヒドロキシ-ノナン酸との間のエステル化の生成物である。, モニン酸のC1と9-ヒドロキシ-ノナン酸のC9’はいずれも酢酸のC1に由来するため、分子全体が単一のポリケチドとして組み立てられる可能性が否定されている。, macpE ACP mupT ferredoxin dioxygenase mupU acyl-CoA synthase mupV oxidoreductase mupW dioxygenase mupR N-AHL-responsive transcriptional activator mupX amidase/hydrolase mupI N-AHL synthase

Monic acid biosynthesisEdit

Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., MmpcからのATドメインの一つは,アセチル補酵素A(Coa)から最初のACPドメインに活性化アセチル基を移動させることができる。 鎖はマロニルCoAによって拡張され、続いてC12でSAM依存性メチル化(PA-A番号については図2を参照)とB-ケト基のアルコールへの還元が続く。 モジュール1の脱水(DH)ドメインは、保存された活性部位領域の突然変異のために非機能であると予測されている。 モジュール2は、マロニルCoAエクステンダーユニットによって別の二つの炭素を追加し、続いてケト還元(KR)と脱水が続く。, モジュール三は、C8、ケト還元、および脱水でSAM依存性メチル化に続いて、マロニルCoAエクステンダーユニットを追加します。 モジュール4は、マロニルCoAユニットで分子を拡張し、その後ケト還元を続ける。

モニン酸のアセンブリはMmpdの12CプロダクトのMmpAへの移動によって続けられます。 モジュール5とモジュール6によって、マロニルCoAユニットによるさらなる延長が達成される。 モジュール5にはKR領域も含まれています。

Post-PKS tailoringEdit

C3のケト基は、多段階反応でメチル基に置き換えられます(図3)。 MupGはマロニル-ACPを脱炭酸することから始まる。, 得られたアセチル-ACPのアルファ炭素は、MupHによってポリケチド鎖のC3に結合する。 この中間体は、それぞれMupJおよびMupKによって脱水および脱炭酸される。

ピラン環の形成には多くの酵素媒介ステップが必要である(図4)。 C8とC9の間の二重結合は、C8とC16の間に移行することが提案されている。 MupO、mupU、mupV、およびmacpEの遺伝子ノックアウト実験は、PA-A産生を排除している。 PA-B産生はこれらのノックアウトによって除去されず、PA-BはPA-Aをヒドロキシル化することによって生成されないことを示し, Mupwのノックアウトはピラン環を除去し,Mupwが環形成に関与していることを同定した。 これがモニン酸の9-ヒドロキシ-ノナン酸へのエステル化の前または後に起こるかどうかは知られていない。

C10-11におけるPA-Aのエポキシドは、MupOのようなシトクロムP450によるピラン形成後に挿入されると考えられている。 MupOの遺伝子ノックアウトはPA-a産生を廃止したが、C10-C11エポキシドを含むPA-Bは残った。 これは、MupOが関与していないか、またはこのエポキシ化ステップに必須ではないことを示している。,

9-ヒドロキシ-ノナン酸生合成編集

九炭素脂肪酸9-ヒドロキシ-ノナン酸(9-HN)は別の化合物として誘導され、後にモニン酸にエステル化されてシュードモン酸を形成する。 13Cによって分類されるアセテートの供給はC1-C6が脂肪酸の統合の標準的な方法のアセテートと組み立てられることを示しました。 C7’は酢酸のC1標識のみを示し、C8’およびC9’は13c標識された酢酸の逆パターンを示す。 C7-C9は3-ヒドロキシプロピオン酸スターターユニットから生じ、マロニルCoAで三回延長され、9-HNを得るために完全に還元されると推測されている。, また、9-HNは3-ヒドロキシ-3-メチルグルタル酸(HMG)によって開始されることが示唆されている。 この後者の理論はor-HMGの供給によって支持されなかった。

MmpBが9-HNの合成を触媒することが提案されている(図5)。 MmpBにはKS、KR、DH、3ACPs、およびチオエステラーゼ(TE)ドメインが含まれています。 これはエノイルレダクターゼ(ER)ドメインを含まず,これは九炭素脂肪酸への完全還元に必要である。 Mupeは既知のERドメインと配列類似性を示す単一ドメインタンパク質であり,反応を完了する可能性がある。, また、9-ヒドロキシ-ノナン酸は、ムピロシンクラスターの外側から部分的または完全に由来する可能性が残っている。

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