Figura 1. Structura domeniului MmpA, MmpC și MmpD pentru sinteza acidului monic. Biosinteza acidului monic nu este coliniară, dar a fost rearanjată în această diagramă. Numele proteinei este afișat în interiorul săgeții cu modulul și structura domeniului enumerate mai jos. ACP=acil purtător de proteine, LA=acil transferaza, DH=dehydratase, ER=enoil reductaza, HMG=3-hidroxi-3-methylglutaric acid, Cunoscut=metil transferaza, KR=ketoreductase, KS=ketosynthase, TE=tioesteraza.,
Figura 2. Structura acidului pseudomonic A-D, marcată A la D, respectiv.
Figura 3. Gruparea metil C15 a acidului monic este atașată la C3 prin următoarea schemă de reacție. MupH este o Hidroximetilglutaril – coenzima A sintază, MupJ și MupK sunt hidrataze Enoil-CoA.
Figura 4. Inelul Piran al mupirocinului este generat în această reacție propusă în mai multe etape., Gene knockout de mupO, mupU, mupV și macpE elimine PA-O producție, dar nu PA-B de producție, care să demonstreze că PA-B este un precursor al PA-A.
Figura 5. MmpB este propus să sintetizeze 9-HN cu o unitate de pornire 3-hidroxi-propionat și trei unități de extensie malonil-CoA. Structura domeniului MmpB este prezentată mai jos alături de MupE, enoil reductaza propusă necesară pentru saturația completă a 9-HN. ACP = proteină purtătoare de acil, DH = dehidratază, ER = enoil reductază, KR = ketoreductază, KS=ketosintază, TE=tioesterază.,
Mupirocin este un amestec de mai multe pseudomonic acizi, cu pseudomonic acid O (PA-A) constituie mai mult de 90% din amestec. De asemenea, prezent în mupirocin sunt pseudomonic acid B, cu o suplimentare de grupare hidroxil la C8, pseudomonic acid C cu o legătură dublă între C10 și C11, în loc de epoxid de PA-O, și pseudomonic acid D cu o legătură dublă la C4 și C5` în 9-hidroxi-acid nonanoic parte din mupirocin.,
Biosinteza pseudomonic acid AEdit
74 kb mupirocin genei cluster conține șase multi-domeniu de enzime și douăzeci și șase alte peptide (Tabelul 1). Sunt codificate patru proteine mari de poliketide sintază (PKS) de tip multi-domeniu, precum și mai multe enzime cu funcție unică, cu similitudine secvențială cu PKSs de tip II. Prin urmare, se crede că mupirocin este construit printr-un sistem mixt de tip I și tip II PKS. Clusterul mupirocin prezintă o organizație atipică de aciltransferază (AT), prin faptul că există doar două domenii AT și ambele se găsesc pe aceeași proteină, MmpC., Aceste domenii AT sunt singurele domenii prezente pe MmpC, în timp ce celelalte trei proteine PKS de tip I nu conțin domenii AT. Calea mupirocin conține, de asemenea, mai multe dublete sau tripleți de proteine purtătoare de acil tandem. Aceasta poate fi o adaptare pentru a crește rata de transfer sau pentru a lega simultan mai multe substraturi.acidul Pseudomonic A este produsul unei esterificări între acidul monic POLIKETID 17C și acidul gras 9C 9-hidroxi-nonanoic., Posibilitatea ca întreaga moleculă este asamblat ca un singur polyketide cu un Baeyer-Villiger oxidare introducerea de oxigen în schelet de carbon a fost exclus pentru că C1 al monic acid și C9′ 9-hidroxi-acid nonanoic ambele sunt derivate din C1 din acetat.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., Unul dintre domeniile AT din MmpC poate transfera o grupare acetil activată de la acetil-coenzima A (CoA) la primul domeniu ACP. Lanțul este extins prin malonil-CoA, urmat de o metilare dependentă de SAM la C12 (vezi Figura 2 pentru numerotarea PA-A) și reducerea grupării B-ceto la un alcool. Se estimează că domeniul deshidratării (DH) din modulul 1 este nefuncțional din cauza unei mutații în regiunea situsului activ conservat. Modulul 2 adaugă alți doi atomi de carbon de către unitatea de extensie malonyl-CoA, urmată de ketoreducție (KR) și deshidratare., Modulul trei adaugă o unitate de extensie malonil-CoA, urmată de metilarea dependentă de SAM la C8, ketoreducție și deshidratare. Modulul 4 extinde molecula cu o unitate malonil-CoA urmată de ketoreducție.
asamblarea acidului monic este continuată prin transferul produsului 12c al MmpD în MmpA. Alte două runde de extensie cu unități malonyl-CoA sunt realizate prin modulul 5 și 6. Modulul 5 conține, de asemenea, un domeniu KR.
post-PKS tailoringEdit
gruparea ceto la C3 este înlocuită cu o grupare metil într-o reacție în mai multe etape (Figura 3). MupG începe prin decarboxilarea unui malonil-ACP., Carbonul alfa al acetil-ACP rezultat este legat de C3 al lanțului de poliketide prin MupH. Acest intermediar este deshidratat și decarboxilat de MupJ și, respectiv, MupK.formarea inelului Piran necesită multe etape mediate de enzime (Figura 4). Se propune ca legătura dublă dintre C8 și C9 să migreze între C8 și C16. Gene knockout experimente de mupO, mupU, mupV, și macpE au eliminat PA-O producție. Producția PA-B nu este eliminată prin aceste eliminări, demonstrând că PA-B nu este creată prin hidroxilarea PA-A., Un knock-out de mupW eliminat inelul pyran, identificarea MupW ca fiind implicat în formarea inelului. Nu se știe dacă aceasta se întâmplă înainte sau după esterificarea acidului monic la acidul 9-hidroxi-nonanoic.se crede că epoxidul de PA-A la C10-11 este introdus după formarea piranului de către un citocrom P450, cum ar fi MupO. Un knockout genetic al mupO a abolit producția PA-A, dar PA-B, care conține și epoxidul C10-C11, a rămas. Acest lucru indică faptul că MupO fie nu este implicat, fie nu este esențial pentru această etapă de epoxidare.,
9-Hidroxi-acid nonanoic biosynthesisEdit
nouă carbon grași acidul 9-hidroxi-acid nonanoic (9-HN) este derivat ca o separat compus și mai târziu esterificate la monic de acid pentru a forma pseudomonic acid. 13C etichetate acetat de alimentare a arătat că C1-C6 sunt construite cu acetat în mod canonic de sinteza acizilor grași. C7 ‘prezintă numai etichetarea c1 a acetatului, în timp ce C8′ și C9’ prezintă un model inversat de acetat marcat cu 13C. Se speculează că C7-C9 provine dintr-o unitate de pornire 3-hidroxipropionat, care este extinsă de trei ori cu malonil-CoA și complet redusă pentru a produce 9-HN., De asemenea, s-a sugerat că 9-HN este inițiat de acidul 3-hidroxi-3-metilglutaric (HMG). Această ultimă teorie nu a fost susținută de hrănirea or-HMG.se propune ca MmpB să catalizeze sinteza 9-HN (Figura 5). MmpB conține un domeniu KS, KR, DH, 3 ACPs și un domeniu tioesterază (TE). Nu conține un domeniu enoil reductază (ER), care ar fi necesar pentru reducerea completă la acidul gras cu nouă carbon. MupE este o proteină cu un singur domeniu care prezintă similitudinea secvenței cu domeniile ER cunoscute și poate completa reacția., De asemenea, rămâne posibil ca acidul 9-hidroxi-nonanoic să fie derivat parțial sau în întregime din afara clusterului mupirocin.