Введение

Платенсимицин, метаболит Streptomyces platensis, является антибиотиком, который действует путем блокирования ферментов (β-кетоацил (акцил-носитель белка (АКБ)) синтеза I/ II (FabF/ B)).

История

Платенсимицин был впервые выделен из штамма Streptomyces platensis работниками компании Merck. Экранные исследования 250 000 экстрактов природных продуктов (83 000 штаммов в трех условиях роста) привели к идентификации мощной и селективной маленькой молекулы из штамма Streptomyces platensis, извлеченного из образца почвы, собранного в Южной Африке. Процесс идентификации проводился с использованием системы двух пластин, в которой контрольные организмы сравнивались с клетками, экспрессирующими антисмысловую РНК FabF. Этот метод использует комбинацию целенаправленных цельноклеточных и биохимических анализов, позволяя обнаруживать соединения в концентрациях, которые были бы слишком низкими для обнаружения с использованием цельноклеточных анализов. Молекула, которую они идентифицировали, платенсимицин (C24H27NO7, относительная молекулярная масса 441,47), состоит из двух различных структурных элементов, связанных амидной связью. Merck Group показала, что платенсимицин обладает мощной, широкоспектровой грамположительной активностью in vitro и не проявляет перекрестной резистентности к другим ключевым бактериям, устойчивым к антибиотикам, включая устойчивые к метициллину Staphylococcus aureus ((MRSA), S. aureus, средний вариант ванкомицина, устойчивые к ванкомицину энтерококки, и линезолид- и макролид- резистентные патогены. Как подтверждается полным синтезом рацемического платенсимицина, его структура состоит из 3 амино 2, 4- дигидроксибензоевой кислоты с полярной частью, связанной через амидную связь с липофильным тетрациклическим кетолидом.

Клиническое применение

Платенсимицин является экспериментальным препаратом в доклинических испытаниях с участием MRSA в модели мыши. Платенсимицин является эффективным антибиотиком in vivo при непрерывном введении в клетки. Эффективность снижается при применении более обычными средствами. Клинические испытания откладываются. Было исследовано множество модификаций. и повышают активность платенсимицина.

Биосинтез

Биосинтетические исследования показывают, что бензоевое кольцо образуется из пирувата и ацетата через цикл ТСА, в то время как ядро C17 тетрациклической эноновой кислоты образуется из немевалонатного терпеноидного пути. Наблюдаемый образец маркировки изотопов тетрациклического энона соответствует биосинтезу тетрацикла через немевалонатный терпеноидный путь. Этот путь включает конденсацию тиаминовой активированной ацетил- группы, полученной в результате декарбоксилирования пирувата и глицеральдегид-3-фосфата, с последующим этапом транспозиции. Поскольку пируват и глицеральдегид-3 фосфат (также глицерол) являются частью гликолитического пути, ожидается различный уровень включения. Таким образом, терпеноиды, диметилаллилдифосфат и изопентилидифосфат, синтезируемые немевалонатным путем с использованием пирувата и глицеральдегида-3 фосфата, конденсируются в дитерпеноидный предшественник геранилгеранилдифосфат, который циклически образует промежуточный продукт, связанный с (или полученный из) энт-каурена. Окислительный расщепление двойной связи этого промежуточного вещества приведет к потере терминальных трех углеродов, образующих C 17 тетрациклическую эноновую кислоту. Реакция N-ацилтрансферазы тетрациклического энона и аминобензоевой кислоты приведет к платенсимицину.

Механизм действия

Платенсимицин продемонстрировал хорошую активность против группы грамположительных бактерий, включая различные устойчивые штаммы. Платенсимицин действует путем ингибирования синтеза бета- кетоацилов I/ II (FabF/ B), которые участвуют в производстве жирных кислот, необходимых для клеточных мембран бактерий. Он мешает ферментам, участвующим в конденсации жирных кислот, которые необходимы грамположительным бактериям для биосинтеза клеточных мембран. Другие ферменты, действующие по этому пути, также доказали свою целевую роль в антибиотиках, такие как FabI, эноил ACP (протеин- носитель ацила) редуктаза, которая ингибируется изониазидом и родственными соединениями, а также антисептическим агентом триклозан. Один из предлагаемых механизмов действия заключается в том, что, во-первых, тиольная группа FabF Cys163 активируется через дипольный момент спирали N альфа 3, который снижает pKa. Нуклеофильность цистеина усиливается оксианионным отверстием, образованным с помощью амидов костного мозга Cys163 и Phe400. В комплексе кристаллической структуры с платенсимицином использовался мутант C163Q, который привел к 50-кратному увеличению видимой связки. Остатки Gln163 соседствуют с карбоксилатом платенсимицина, но не создают специфической водородной связи. Близость карбоксилата платенсимицина (предположительно анион) к анионному тиолу Cys163 в ферменте дикого типа может указывать на причину увеличения связывания мутанта C163Q. Второй набор остатков, которые стоит рассмотреть, включает His303 и His340, которые играют роль в механизме декарбоксилирования малониловой части. В частности, His303 активирует структурированную воду, чтобы атаковать карбоксилат входящего малонилового АКП. Кристаллическая структура FabF также показывает, что His340 образует водородную связь между амидным азотом Leu342 и N-дельта-атомом имидазольного кольца, что означает, что одиночная пара должна находиться на этом атоме. В кристаллической структуре платенсимицина структурированная вода, прилегающая к His303, больше не присутствует, что может свидетельствовать об альтернативном электронном состоянии этого остатка. Существует большая вероятность того, что His303 может представлять собой катион, способный к формированию ионного взаимодействия с бензойной группой кислоты платенсимицина.