Figur 1. Domänen struktur MmpA, MmpC, och MmpD för syntes av monic syra. Biosyntesen av moninsyra är inte kolinär men har omarrangerats i detta diagram. Proteinnamnet visas inuti pilen med modul och domänstruktur som anges nedan. ACP = acylbärarprotein, AT = acyltransferas, DH=dehydratas, ER=enoylreduktas, HMG=3-hydroxi-3-metylglutarsyra, MeT=metyltransferas, KR = ketoreduktas, KS=ketosyntas, TE=tioesteras.,
Figur 2. Strukturen av pseudomonsyra A-D, märkt A till d, respektive.
Figur 3. C15-metylgruppen av moninsyra är fäst vid C3 med följande reaktionsschema. MupH är en Hydroxymethylglutaryl-Coenzym A-syntas, MupJ och MupK är Enoyl-CoA hydratases.
Figur 4. Pyranringen av mupirocin genereras i denna föreslagna multistep-reaktion., Gen knockouts av mupO, mupU, mupV och macpE avskaffa pa-a produktion men inte pa-b produktion, vilket visar att PA-B är en föregångare till PA-A.
Figur 5. MmpB föreslås att syntetisera 9-HN med en 3-hydroxipropionat startenhet och tre malonyl-CoA extender-enheter. Domänstrukturen för MmpB visas nedan tillsammans med MupE, det föreslagna enoylreduktas som krävs för fullständig mättnad av 9-HN. ACP = acylbärarprotein, dh=dehydratas, ER=enoylreduktas, KR = ketoreduktas, KS=ketosyntas, TE=tioesteras.,
Mupirocin är en blandning av flera pseudomonsyror, med pseudomonsyra a (PA-a) som utgör mer än 90% av blandningen. Även närvarande i mupirocin är pseudomonsyra B med en ytterligare hydroxylgrupp vid C8, pseudomonsyra C med en dubbelbindning mellan C10 och C11, istället för epoxi av PA-A och pseudomonsyra d med en dubbelbindning vid C4` och C5` i 9-hydroxi-nonansyradelen av mupirocin.,
biosyntes av pseudomonsyra AEdit
74 kb mupirocin genkluster innehåller sex Multi-domain enzymer och tjugosex andra peptider (Tabell 1). Fyra stora multi-domain typ i polyketide syntas (PKS) proteiner kodas, liksom flera enstaka funktionsenzymer med sekvens likhet med typ II PKSs. Därför antas det att mupirocin är konstruerat av ett blandat typ i och typ II PKS-system. Mupirocinhopen uppvisar en atypisk acyltransferas (AT) organisation, eftersom det bara finns två at-domäner, och båda finns på samma protein, MmpC., Dessa på domäner är de enda domäner som finns på MmpC, medan de andra tre typ i PKS-proteinerna innehåller ingen på domäner. Mupirocinvägen innehåller också flera tandem acylbärarproteindubbletter eller tripletter. Detta kan vara en anpassning för att öka genomströmningshastigheten eller för att binda flera substrat samtidigt.
Pseudomonsyra A är produkten av en förestring mellan 17C polyketidmoninsyra och 9C-fettsyran 9-hydroxi-nonansyra., Möjligheten att hela molekylen monteras som en enda polyketid med en Baeyer-Villigeroxidation som sätter in ett syre i Kolbacken har uteslutits eftersom C1 av moninsyra och C9′ av 9-hydroxi-nonansyra är båda härledda från C1 av acetat.,
Monic acid biosynthesisEdit
Biosynthesis of the 17C monic acid unit begins on MmpD (Figure 1)., En av AT-domänerna från MmpC kan överföra en aktiverad acetylgrupp från acetyl-coenzym A (CoA) till den första AVS-domänen. Kedjan förlängs med malonyl-CoA, följt av en samberoende metylering vid C12 (se Figur 2 för pa-a-numrering) och reduktion av B-keto-gruppen till en alkohol. Domänen dehydrering (dh) i modul 1 förutspås vara icke-funktionell på grund av en mutation i den bevarade aktiva platsregionen. Modul 2 lägger till ytterligare två kol av malonyl-CoA extender unit, följt av ketoreduktion (KR) och uttorkning., Modul tre lägger till en malonyl-CoA-förlängare, följt av SAMBEROENDE metylering vid C8, ketoreduktion och uttorkning. Modul 4 förlänger molekylen med en malonyl-CoA-enhet följt av ketoreduktion.
monteringen av moninsyra fortsätter genom överföring av 12C-produkten av MmpD till MmpA. Ytterligare två förlängningsrundor med malonyl-CoA-enheter uppnås med Modul 5 och 6. Modul 5 innehåller också en KR domän.
post-PKS tailoringEdit
keto-gruppen vid C3 ersätts med en metylgrupp i en flerstegsreaktion (Figur 3). MupG börjar med dekarboxylating en malonyl-ACP., Alfa-kolet i den resulterande acetyl-AVS är kopplat till C3 i polyketidkedjan med MupH. Denna intermediär är dehydrerad och dekarboxylerad av MupJ respektive MupK.
bildandet av pyranringen kräver många enzymmedierade steg (Figur 4). Dubbelbindningen mellan C8 och C9 föreslås migrera till mellan C8 och C16. Gen knockout experiment av mupO, mupU, mupV, och macpE har eliminerats PA-EN produktion. Pa-b-produktionen avlägsnas inte av dessa knockouts, vilket visar att PA-B inte skapas genom hydroxylerande PA-A., En knockout av mupW elimineras pyran ringen, identifiera MupW som deltar i ringbildning. Det är inte känt om detta inträffar före eller efter förestringen av moninsyra till 9-hydroxi-nonansyra.
epoxiden av PA-a vid C10-11 tros införas efter pyranbildning genom en cytokrom P450 såsom MupO. En gen knockout av mupO avskaffade pa-a produktion men PA-b, som också innehåller C10-C11 epoxid, kvar. Detta tyder på att MupO antingen inte är inblandad eller inte är nödvändigt för detta epoxideringssteg.,
9-hydroxi-nonansyrabiosyntesedit
9-kolfettsyran 9-hydroxi-nonansyra (9-HN) härleds som en separat förening och förestras senare till moninsyra för att bilda pseudomonsyra. 13C märkt acetatmatning har visat att C1-C6 är konstruerade med acetat på kanoniskt sätt för fettsyrasyntes. C7 ’visar endast C1-märkning av acetat, medan C8’ och C9 ’ visar ett omvänd mönster av 13C märkt acetat. Det spekuleras att C7-C9 härrör från en 3-hydroxipropionat startenhet, som förlängs tre gånger med malonyl-CoA och reduceras fullständigt för att ge 9-HN., Det har också föreslagits att 9-HN initieras av 3-hydroxi-3-metylglutarsyra (HMG). Denna senare teori stöddes inte av utfodring av or-HMG.
det föreslås att MmpB katalyserar syntesen av 9-HN (Figur 5). MmpB innehåller en KS, KR, DH, 3 Avs-länder, och en thioesterase (TE) domän. Det innehåller inte en enoylreduktas (ER) – domän, vilket skulle krävas för fullständig reduktion till nio kolfettsyran. MupE är en enda domän protein som visar sekvens likhet med kända ER domäner och kan slutföra reaktion., Det är också möjligt att 9-hydroxi-nonansyra härleds delvis eller helt från utsidan av mupirocinklustret.