Rysunek 1. Struktura domenowa MmpA, MmpC i MmpD do syntezy kwasu moninowego. Biosynteza kwasu moninowego nie jest kolinearna, ale została przestawiona na tym diagramie. Nazwa białka jest wyświetlana wewnątrz strzałki z modułem i strukturą domeny wymienioną poniżej. ACP=białko nośnika acylowego, AT=transferaza acylowa, DH=dehydrataza, ER=reduktaza enoilowa, HMG=kwas 3-hydroksy-3-metyloglutarowy, MeT=metylotransferaza, KR=ketoreduktaza, KS=ketosyntaza, TE=tioesteraza.,
Rysunek 2. Struktura kwasu pseudomonowego A-D, oznaczana odpowiednio od A do D.
Rysunek 3. Grupa metylowa kwasu moninowego C15 jest przyłączona do C3 w następującym schemacie reakcji. MupH jest Syntazą Hydroksymetyloglutarylo-koenzymu A, MupJ i MupK są hydratazami Enoilo-CoA.
Rysunek 4. W proponowanej reakcji wieloetapowej powstaje pierścień piranowy mupirocyny., Nokauty genów mupO, mupU, mupV i macpE znoszą produkcję PA – A, ale nie Pa-B, wykazując, że PA-B jest prekursorem PA-A.
Rysunek 5. Proponuje się syntezę 9-HN z jednostką startową 3-hydroksy-propionianu i trzema jednostkami przedłużającymi malonylo-CoA. Struktura domenowa MmpB jest pokazana poniżej wraz z MupE, proponowaną reduktazą enoilową wymaganą do całkowitego nasycenia 9-HN. ACP=białko nośnika acylowego, DH=dehydrataza, ER=reduktaza enoilowa, KR=ketoreduktaza, KS=ketosyntaza, TE=tioesteraza.,
mupirocyna jest mieszaniną kilku kwasów pseudomonowych, przy czym kwas pseudomonowy A (PA-A) stanowi ponad 90% mieszaniny. W mupirocynie występują również: kwas pseudomonowy B z dodatkową grupą hydroksylową w C8, kwas pseudomonowy c z podwójnym wiązaniem między C10 i C11, zamiast epoksydu PA-A, oraz kwas pseudomonowy D z podwójnym wiązaniem w C4 'i C5’w 9-hydroksy-nonanowy w części mupirocyny.,
Biosynteza kwasu pseudomonowego AEdit
74 kb klaster genów mupirocyny zawiera sześć enzymów wielodomenowych i dwadzieścia sześć innych peptydów (Tabela 1). Kodowane są cztery duże wielodomenowe białka syntazy poliketydowej typu i (PKS), a także kilka enzymów jednofunkcyjnych o podobieństwie sekwencji do PKSs typu II. Dlatego uważa się, że mupirocin jest zbudowany przez mieszany system PKS typu I i typu II. Klaster mupirocyny wykazuje nietypową organizację acylotransferazy (AT), ponieważ istnieją tylko dwie domeny AT, a obie znajdują się na tym samym białku, MmpC., Te domeny AT są jedynymi domenami obecnymi na MmpC, podczas gdy pozostałe trzy białka PKS typu i zawierają domeny NO AT. Szlak mupirocyny zawiera również kilka podwójnych lub trojaczkowych podwójnych białek nośnika acylu. Może to być adaptacja do zwiększenia przepustowości lub wiązania wielu substratów jednocześnie.
kwas Pseudomonowy A jest produktem estryfikacji między poliketydem kwasu monowego 17C a kwasem tłuszczowym 9C, kwasem 9-hydroksy-nonanowym., Możliwość, że cała cząsteczka jest złożona jako pojedynczy poliketyd z utleniaczem Baeyera-Villigera wprowadzającym tlen do szkieletu węgla, została wykluczona, ponieważ C1 kwasu monowego i C9 ' kwasu 9-hydroksy-nonanowego pochodzą zarówno z C1 octanu.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., Jedna z domen AT z MmpC może przenosić aktywowaną grupę acetylową z acetylo-koenzymu A (CoA) do pierwszej domeny ACP. Łańcuch jest przedłużony przez malonylo-CoA, a następnie metylację zależną od SAM przy C12 (patrz rysunek 2 dla numeracji PA-A) i redukcję grupy B-keto do alkoholu. Przewiduje się, że domena dehydratacji (DH) w module 1 będzie niefunkcjonalna z powodu mutacji w zachowanym regionie aktywnego miejsca. Moduł 2 dodaje kolejne dwa węgle przez jednostkę przedłużającą malonyl-CoA, a następnie ketoredukcję (KR) i odwodnienie., Moduł trzeci dodaje jednostkę przedłużającą malonylo-CoA, a następnie metylację zależną od Sama w C8, ketoredukcję i odwodnienie. Moduł 4 rozszerza cząsteczkę o jednostkę malonyl-CoA, po której następuje ketoredukcja.
Kolejne dwie rundy rozbudowy o jednostki malonyl-CoA osiągnęły Moduły 5 i 6. Moduł 5 zawiera również domenę KR.
post-PKS
Grupa ketonowa w C3 zostaje zastąpiona grupą metylową w reakcji wieloetapowej (rys. 3). MupG zaczyna się od dekarboksylacji malonylo-ACP., Węgiel Alfa powstałego Acetylo-ACP jest połączony z C3 łańcucha poliketydowego przez MUF. Ten półprodukt jest odwodniony i dekarboksylowany odpowiednio przez MupJ i MupK.
tworzenie pierścienia piranowego wymaga wielu etapów za pośrednictwem enzymów (ryc. 4). Wiązanie podwójne między C8 i C9 proponuje się przenieść między C8 i C16. Eksperymenty nokautujące geny mupO, mupU, mupV i macpE wyeliminowały produkcję PA-A. Produkcja PA-B nie jest usuwana przez te nokauty, co dowodzi, że PA-B nie jest wytwarzany przez hydroksylację PA-A., Nokaut mupW wyeliminował pierścień Piran, identyfikując MupW jako biorącego udział w tworzeniu pierścienia. Nie wiadomo, czy nastąpi to przed lub po estryfikacji kwasu monowego do kwasu 9-hydroksy-nonanowego.
uważa się, że epoksyd PA-A w C10-11 jest wstawiany po utworzeniu Piranu przez cytochrom P450, taki jak MupO. Nokaut genowy mupO zniósł produkcję PA-A, ale Pa-B, który zawiera również epoksyd C10-C11, pozostał. Oznacza to, że MupO nie jest zaangażowany lub nie jest niezbędny do tego etapu epoksydacji.,
9-hydroksy-nonanowy kwas biosyntetyczny
9-węglowy kwas tłuszczowy 9-hydroksy-nonanowy (9-HN) jest otrzymywany jako oddzielny związek, a następnie estryfikowany do kwasu monowego w celu utworzenia kwasu pseudomonowego. Podawanie octanu znakowanego 13C wykazało, że C1-C6 są zbudowane z octanu w kanoniczny sposób syntezy kwasów tłuszczowych. C7 'pokazuje tylko znakowanie octanu C1, podczas gdy C8 'i C9′ pokazują odwrócony wzór octanu znakowanego 13C. Spekuluje się, że C7-C9 powstaje z jednostki startowej 3-hydroksypropionianu, która jest trzykrotnie rozszerzona o malonylo-CoA i całkowicie zredukowana do wydajności 9-HN., Zasugerowano również, że 9-HN jest inicjowany przez kwas 3-hydroksy-3-metyloglutarowy (HMG). Ta ostatnia teoria nie była poparta karmieniem or-HMG.
proponuje się, aby MmpB katalizował syntezę 9-HN (ryc. 5). MmpB zawiera KS, KR, DH, 3 ACPs i domenę tioesterazy (TE). Nie zawiera domeny reduktazy enoilowej (ER), która byłaby wymagana do całkowitej redukcji do dziewięciowęglowego kwasu tłuszczowego. MupE jest białkiem jednokomórkowym, które wykazuje podobieństwo sekwencji do znanych domen ER i może zakończyć reakcję., Możliwe jest również, że kwas 9-hydroksy-nonanowy pochodzi częściowo lub całkowicie spoza gromady mupirocyny.