Тирандамицин
Тирандамицины представляют собой небольшую группу натуральных продуктов, которые содержат бициклическую кетальную систему и фрагмент тетрамовой кислоты, последний из которых встречается в различных природных продуктах из различных источников и характеризуется кольцевой системой 2,4-пирролидиндиона. [1] Члены этого структурного семейства продемонстрировали широкий спектр биологической активности , такой как противопаразитарная, противогрибковая и анти-ВИЧ оценка, и, кроме того, показали потенциальную полезность из-за их мощных антибактериальных свойств. [2] Известно, что стрептолидигин , аналог тирандамицинов, действует как антибактериальный агент посредством ингибирования стадий инициации цепи и стадий элонгации транскрипции РНК-полимеразы. [3]Структурное разнообразие в семействе тирандамицинов происходит из-за различных паттернов окисления, наблюдаемых в бициклической кеталевой системе, и эти модификации являются определяющими чертами биологической активности, связанной с этими молекулами. [3] [4]
В первом исследовании, в котором рассматривался кластер генов, отвечающих за продукцию тирандамицина, Carlson et al. использовали праймеры, специфичные для доменов кетосинтазы (KS) и ферментов CYP450, для зондирования ДНК Streptomyces sp. 307-9, ранее установленный производитель различных аналогов тирандамицина. [4] Они обнаружили, что кластер генов тирандамицина представляет собой гибрид PKS-NRPS , который кодирует три белка с двумя, двумя и четырьмя модулями PKS и еще один белок, содержащий модуль NRPS. Кроме того, модули 0, 2, 6 и 7 доменов АТ специфичны для загрузки или расширения с помощью малоната., тогда как модули 1, 3, 4 и 5 специфичны для метилмалоната. Домен А в модуле NRPS специфичен для аминокислоты глицина (см. рис. 2). Были предложены циклизации с образованием 2,4-пирролидиндионового кольца тетрамовых кислот и бициклической кеталевой системы, а также окислительные превращения в бициклическом скелете, но требовались дополнительные экспериментальные доказательства.
В другом исследовании Mo et al. охарактеризовал кластер генов биосинтеза тирандамицинов у Streptomyces sp. SCSIO1666 и описал функцию одного из кодируемых белков как флавин-зависимой оксидоредуктазы. [5] Было показано, что этот фермент отвечает за стадию окислительного превращения (а именно, 10-гидроксидегидрирование) в промежуточное соединение, которое в конечном итоге приводит к конечному продукту пути, предположительно тирандамицину B. Благодаря изучению образующихся метаболитов после инактивации гена флавинзависимого фермента и характеристики активности фермента in vitro они смогли сделать вывод, что фермент окисляет тирандамицин E или F до тирандамицина A или D (см. рис. 3).
В том же году Карлсон и др. опубликовал другую статью, которая еще больше прояснила механизмы, участвующие в образовании окисленных метаболитов. [6] Они изучили действие фермента P450, содержащегося в пути (TamI), очистив его от рекомбинантного хозяина, и увидели in vitro , что он может окислять несколько стадий окисления, а именно тирандамицин А в тирандамицин В и тирандамицин D в тирандамицина А, которые соответствуют двум реакциям гидроксилирования и одной реакции эпоксидирования. Впервые сообщалось о разностороннем действии одного фермента Р450. Авторы также оценили действие флавин-зависимой оксидоредуктазы in vitro , ранее описанное Mo et al., только против промежуточных соединений и в присутствии TamI P450, и смогли показать, что эти ферменты работают вместе: TamI сначала гидроксилирует C10 тирандамицина C с образованием тирандамицина E, затем флавин-зависимый фермент преобразует далее окисляет C10 в карбонил с образованием тирандамицина D, который затем становится субстратом для TamI P450, который вставляет эпоксид в олефин C11/C12 (см. рис. 4).
