Figur 1. Domenet struktur av MmpA, MmpC, og MmpD for syntese av monic syre. I biosyntesen av monic syre er ikke colinear men har blitt omorganisert i dette diagrammet. Protein-navnet vises på innsiden av pil med modul og domene-strukturen som er oppført nedenfor. ACP=acyl carrier protein, I=acyl transferase, DH=dehydratase, EH=enoyl reduktase, HMG=3-hydroxy-3-methylglutaric syre, Møtte=metyl-transferase, KR=ketoreductase, KS=ketosynthase, TE=thioesterase.,
Figur 2. Strukturen i pseudomonic syre A–D, merket A til D, henholdsvis.
Figur 3. Den C15 methyl gruppe av monic syre er festet til C3 ved følgende reaksjon ordningen. MupH er en Hydroxymethylglutaryl-Koenzym A syntase, MupJ og MupK er Enoyl-CoA hydratases.
Figur 4. Den pyran ring av mupirocin er generert i denne foreslåtte multistep reaksjon., Genet fortrenging av mupO, mupU, mupV og macpE avskaffe PA-EN-produksjon, men ikke PA-B produksjon, viser at PA-B er en forløper til PA-A.
Figur 5. MmpB er foreslått å syntetisere 9-HN med en 3-hydroxy-propionate starter enhet og tre malonyl-CoA extender-enheter. Domenet struktur av MmpB er vist nedenfor sammen med MupE, den foreslåtte enoyl reduktase nødvendig for fullstendig metning av 9-HN. ACP=acyl carrier protein, DH=dehydratase, EH=enoyl reduktase, KR=ketoreductase, KS=ketosynthase, TE=thioesterase.,
Mupirocin er en blanding av flere pseudomonic syrer, med pseudomonic EN syre (PA-EN) som utgjør mer enn 90% av blandingen. Også til stede i mupirocin er pseudomonic syre B med en ekstra hydroksylgruppen på C8, pseudomonic syre C med et dobbelt bånd mellom C10 og C11, i stedet for epoxide av PA-EN, og pseudomonic syre D med en dobbel binding på C4` og C5` i 9-hydroxy-nonanoic syre del av mupirocin.,
Biosyntese av pseudomonic syre AEdit
74 kb mupirocin genet klyngen består av seks multi-domene enzymer og twenty-seks andre peptider (Tabell 1). Fire store multi-domene skriver jeg polyketide syntase (PKS) proteiner er kodet, samt flere enkelt funksjon enzymer med sekvensen likhet med type II PKSs. Det er derfor antatt at mupirocin er konstruert av en blandet type i og type II-PKS-systemet. Mupirocin klynge viser en atypisk acyltransferase (I) organisering, i og med at det er bare to PÅ domener, og begge er funnet på samme protein, MmpC., Disse domenene er den eneste domener til stede på MmpC, mens de tre andre typen jeg PKS proteiner inneholder noe PÅ domener. Mupirocin vei inneholder også flere tandem acyl carrier protein doublets eller trillinger. Dette kan være en tilpasning for å øke gjennomstrømning pris eller til å binde flere underlag samtidig.
Pseudomonic syre A er produktet av en esterification mellom 17C polyketide monic syre og 9C fettsyrer 9-hydroxy-nonanoic syre., Muligheten for at hele molekyl er satt sammen som en enkelt polyketide med en Baeyer-Villiger oksidasjon sette inn et oksygen i karbon ryggraden har vært utelukket på grunn av C1 monic syre og C9′ av 9-hydroxy-nonanoic syre er begge avledet fra C1 av acetat.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., En av de PÅ domener fra MmpC kan overføre en aktivert acetyl gruppe fra acetyl-Koenzym A (CoA) til den første ACP-domenet. Kjeden er utvidet med malonyl-CoA, etterfulgt av en SAM-avhengige metylering på C12 (se Figur 2 for PA-EN-nummerering) og reduksjon av B-keto-gruppe til en alkohol. Den dehydrering (DH) domene i modul 1 er spådd til å bli ikke-funksjonelle på grunn av en mutasjon i et aktivt nettsted regionen. Modul 2 gir en annen to karbonatomer av malonyl-CoA extender-enhet, etterfulgt av ketoreduction (KR) og dehydrering., Modul tre legger til en malonyl-CoA extender-enhet, etterfulgt av SAM-avhengige metylering på C8, ketoreduction, og dehydrering. Modul 4 utvider molekyl med en malonyl-CoA enhet etterfulgt av ketoreduction.
Montering av monic syre er fortsatt av overføring av 12C produkt av MmpD å MmpA. To runder av utvidelse med malonyl-CoA enheter er oppnådd ved modul 5 og 6. Modul 5 inneholder også en KR domene.
Post-PKS tailoringEdit
keto gruppe på C3 er erstattet med en methyl gruppe i en multi-trinn reaksjon (Figur 3). MupG begynner med decarboxylating en malonyl-ACP., Alfa karbon av den resulterende acetyl-ACP er knyttet til C3 av polyketide kjede av MupH. Dette mellomliggende er dehydrert og decarboxylated av MupJ og MupK, henholdsvis.
dannelsen av pyran ring krever mange enzym-mediert trinn (Figur 4). Dobbeltbindingen mellom C8 og C9 er foreslått å overføre til mellom C8 og C16. Genet knockout eksperimenter av mupO, mupU, mupV, og macpE har eliminert PA-EN produksjon. PA-B produksjonen er ikke fjernet av disse knockouts, viser at PA-B er ikke skapt av hydroxylating PA-A., En knockout av mupW eliminert pyran ringen, identifisere MupW som blir involvert i ringen dannelse. Det er ikke kjent om dette skjer før eller etter esterification av monic syre til 9-hydroxy-nonanoic syre.
epoxide av PA-EN på C10-11 antas å bli satt inn etter pyran dannelsen av en cytokrom P450 som MupO. Et gen knockout av mupO avskaffet PA-EN produksjon, men PA-B, som også inneholder C10-C11 epoxide, forble. Dette indikerer at MupO er enten ikke er involvert eller ikke er ikke avgjørende for denne epoxidation trinn.,
9-Hydroxy-nonanoic syre biosynthesisEdit
nine-karbon fettsyrer 9-hydroxy-nonanoic syre (9-HN) er avledet som en egen sammensatte og senere forestret til monic syre for å danne pseudomonic syre. 13C-merket acetate fôring har vist at C1-C6 er konstruert med acetat i den kanoniske mote syntese av fettsyrer. C7′ viser bare C1 merking av acetat, mens C8′ og C9′ vis en omvendt mønster av 13C merkede acetat. Det er spekulert i at C7-C9 oppstår fra en 3-hydroxypropionate starter enheten, som er utvidet tre ganger med malonyl-CoA og fullt redusert til avkastning 9-HN., Det har også blitt foreslått at 9-HN er initiert av 3-hydroxy-3-methylglutaric syre (HMG). Denne siste teorien ble ikke støttet av fôring av eller -HMG.
Det er foreslått at MmpB å catalyzes syntese av 9-HN (Figur 5). MmpB inneholder en KS, KR, DH, 3 ACPs, og en thioesterase (TE) – domene. Den inneholder ikke en enoyl reduktase (ER) domene, noe som ville være nødvendig for komplett reduksjon til ni-karbon-fettsyrer. MupE er en single-domene protein som viser sekvensen likhet med kjent ER domener og kan fullføre reaksjonen., Det er også fortsatt mulig at 9-hydroxy-nonanoic syre er avledet delvis eller helt fra utsiden av mupirocin klyngen.