Figura 1. The domain structure of MmpA, MmpC, and MmpD for the synthesis of Mónico acid. La biosíntesis del ácido Mónico no es colineal, pero se ha reorganizado en este diagrama. El nombre de la proteína se muestra dentro de la flecha con el módulo y la estructura de dominio que se enumeran a continuación. ACP = proteína portadora de acil, AT=acil transferasa, DH=deshidratasa, ER=enoil reductasa, HMG=ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico, MeT=metil transferasa, KR=cetoreductasa, KS=cetosintasa, TE = tioesterasa.,
Figura 2. La estructura del ácido pseudomónico A-D, etiquetado A A D, respectivamente.
Figura 3. El grupo metilo C15 del ácido Mónico se une al C3 mediante el siguiente esquema de reacción. MupH es una Hidroximetilglutaril-coenzima sintasa, MupJ y MupK son hidratasas enoil-CoA.
Figura 4. El anillo Pirano de Mupirocina se genera en esta reacción de varios pasos propuesta., Los knockouts génicos de mupO, mupU, mupV y macpE suprimen la producción de PA-A pero no la producción de PA-B, demostrando que PA-B es un precursor de PA-A.
Figura 5. MmpB se propone sintetizar 9-HN con una unidad de arranque de 3-hidroxi-propionato y tres unidades extensoras de malonil-CoA. La estructura de dominio de MmpB se muestra a continuación junto con MupE, la propuesta enoil reductasa requerida para la saturación completa de 9-HN. ACP = proteína portadora de acil, Dh = deshidratasa, ER = enoil reductasa, KR = cetoreductasa, KS = cetosintasa, TE = tioesterasa.,
La Mupirocina es una mezcla de varios ácidos pseudomónicos, con ácido pseudomónico A (PA-a) que constituye más del 90% de la mezcla. También están presentes en Mupirocina el ácido pseudomónico B con un grupo hidroxilo adicional en C8, el ácido pseudomónico C con un doble enlace entre C10 y C11, en lugar del epóxido de PA-A, y el ácido pseudomónico D con un doble enlace en C4` y C5` en la porción de ácido 9-hidroxi-nonanoico de Mupirocina.,
biosíntesis del ácido pseudomónico AEdit
el grupo de genes Mupirocina de 74 kb contiene seis enzimas multidominio y otros veintiséis péptidos (Tabla 1). Se codifican cuatro grandes proteínas multi-dominio Tipo I de poliquetida sintasa (PKS), así como varias enzimas de función única con similitud de secuencia a la PKSs tipo II. Por lo tanto, se cree que la Mupirocina es construida por un sistema PKS mixto tipo I y tipo II. El racimo de Mupirocina exhibe una organización atípica de la aciltransferasa (AT), en que hay solamente dos dominios de AT, y ambos se encuentran en la misma proteína, MmpC., Estos dominios AT son los únicos dominios presentes en MmpC, mientras que las otras tres proteínas PKS de tipo I no contienen dominios AT. La vía Mupirocina también contiene varios dobletes o trillizos de proteínas portadoras de acilo en tándem. Esto puede ser una adaptación para aumentar la tasa de rendimiento o para unir múltiples sustratos simultáneamente.
El ácido Pseudomónico a es el producto de una esterificación entre el ácido Monico poliquetídico 17C y el ácido graso 9C ácido 9-hidroxi-nonanoico., Se ha descartado la posibilidad de que toda la molécula se ensamble como un único polietido con una oxidación de Baeyer-Villiger que inserta un oxígeno en la columna vertebral de carbono porque C1 del ácido Mónico y C9′ del ácido 9-hidroxi-nonanoico se derivan de C1 del acetato.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., Uno de los dominios AT de MmpC puede transferir un grupo acetilo activado de acetil-coenzima A (CoA) al primer dominio ACP. La cadena se extiende por malonil-CoA, seguida de una metilación dependiente de SAM en C12 (ver Figura 2 para numeración PA-A) y reducción del grupo B-ceto a un alcohol. Se prevé que el dominio deshidratación (HD) del módulo 1 no sea funcional debido a una mutación en la región del sitio activo conservado. El módulo 2 agrega otros dos carbonos por la unidad extensora de malonil-CoA, seguido de cetoreducción (KR) y deshidratación., El módulo tres agrega una unidad extensora de malonil-CoA, seguida de metilación dependiente de SAM en C8, cetoreducción y deshidratación. El módulo 4 extiende la molécula con una unidad de malonil-CoA seguida de cetoreducción.
El ensamblaje del ácido Mónico se continúa mediante la transferencia del producto 12c de MmpD a MmpA. Dos rondas más de extensión con unidades de malonil-CoA se logran mediante los módulos 5 y 6. El módulo 5 también contiene un dominio KR.
post-PKS tailoringEdit
el grupo ceto en C3 se sustituye por un grupo metilo en una reacción de varios pasos (Figura 3). MupG comienza descarboxilando un malonil-ACP., El carbono alfa del acetil-ACP resultante está unido al C3 de la cadena de poliquetidos por MupH. Este intermedio es deshidratado y descarboxilado por MupJ y MupK, respectivamente.
la formación del anillo Piran requiere muchos pasos mediados por enzimas (Figura 4). El doble enlace entre C8 y C9 se propone migrar a entre C8 y C16. Los experimentos Gene knockout de mupO, mupU, mupV y macpE han eliminado la producción de PA-A. La producción de PA-B No se elimina por estos knockouts, lo que demuestra que el PA-B No se crea por hidroxilación de PA-A., Un nocaut de mupW eliminó el anillo pyran, identificando a MupW como involucrado en la formación del anillo. No se sabe si esto ocurre antes o después de la esterificación del ácido Mónico a ácido 9-hidroxi-nonanoico.
se cree que el epóxido de PA-A en C10-11 se inserta después de la formación de Pirano por un citocromo P450 como el MupO. Un gen knockout de mupO abolió la producción de PA-A, Pero PA-B, que también contiene el epóxido C10-C11, se mantuvo. Esto indica que MupO no está involucrado o no es esencial para esta etapa de epoxidación.,
biosíntesis del ácido 9-hidroxi-nonanoiceditar
El ácido graso 9-hidroxi-nonanoico de nueve carbonos (9-HN) se deriva como un compuesto separado y más tarde se esterifica a ácido Mónico para formar ácido pseudomónico. 13C etiquetado alimentación de acetato ha demostrado que C1-C6 se construyen con acetato en la forma canónica de la síntesis de ácidos grasos. C7 ‘muestra solo el etiquetado C1 del acetato, mientras que C8 ‘y C9’ muestran un patrón invertido de acetato marcado con 13C. Se especula que C7-C9 surge de una unidad de arranque de 3-hidroxipropionato, que se extiende tres veces con malonil-CoA y se reduce completamente para producir 9-HN., También se ha sugerido que el 9-HN es iniciado por el ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG). Esta última teoría no fue apoyada por la alimentación de or-HMG.
se propone que el MmpB catalice la síntesis de 9-HN (Figura 5). MmpB contiene un dominio KS, KR, DH, 3 ACPs y un dominio tioesterasa (TE). No contiene un dominio enoil reductasa (ER), que sería necesario para la reducción completa al ácido graso de nueve carbonos. MupE es una proteína de un solo dominio que muestra similitud de secuencia a dominios ER conocidos y puede completar la reacción., También es posible que el ácido 9-hidroxi-nonanoico se derive parcial o totalmente de fuera del grupo de Mupirocina.