Mupirocina

Poco después de que comenzara el uso clínico de mupirocina, surgieron cepas de Staphylococcus aureus resistentes a mupirocina, con tasas de eliminación nasal de menos del 30% de éxito. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Se aislaron dos poblaciones distintas de S. aureus resistentes a mupirocina . Una cepa poseía resistencia de bajo nivel (MuL: MIC = 8–256 mg/L), y otra poseía resistencia de alto nivel (MuH: MIC > 256 mg/L). ^{[ 17 ]} La resistencia en las cepas MuL probablemente se deba a mutaciones en la isoleucil-ARNt sintetasa de tipo silvestre del organismo ( IleS ). En E. coli IleS , se demostró que una sola mutación de aminoácido altera la resistencia a mupirocina. ^{[ 19 ]} MuH está ligada a la adquisición de un gen de Ile sintetasa separado, MupA . ^{[ 20 ]} La mupirocina no es un antibiótico viable contra las cepas MuH. Se ha demostrado que otros agentes antibióticos, como el ácido azelaico , la nitrofurazona , la sulfadiazina de plata y la ramoplanina , son eficaces contra las cepas MuH. ^{[ 17 ]}  

La mayoría de las cepas de Cutibacterium acnes , un agente causal de la enfermedad cutánea acné vulgar , son naturalmente resistentes a la mupirocina. ^{[ 21 ]}

La mayoría de las cepas de Pseudomonas fluorescens también son resistentes a la mupirocina, ya que producen este antibiótico, y es posible que otras especies de Pseudomonas también sean resistentes.

El mecanismo de acción de la mupirocina difiere del de otros antibióticos clínicos, lo que hace improbable la resistencia cruzada a otros antibióticos. ^{[ 17 ]} Sin embargo, el gen MupA puede transferirse junto con otros genes de resistencia antibacteriana. Esto ya se ha observado con genes de resistencia al triclosán , la tetraciclina y el trimetoprim . ^{[ 17 ]} También puede provocar el crecimiento excesivo de organismos no sensibles.

En 2012 se descubrió un segundo tipo de sintetasa de alta resistencia, denominada MupB . Se encontró en un aislado canadiense de SARM "MUP87" y probablemente se localiza en un plásmido no conjugativo. ^{[ 22 ]}

El clúster de genes de mupirocina de 74 kb contiene seis enzimas multidominio y veintiséis péptidos adicionales (Tabla 1). ^{[ 27 ]} Se codifican cuatro grandes proteínas poliquétido sintasa (PKS) de tipo I multidominio , así como varias enzimas de función única con similitud de secuencia a las PKS de tipo II. ^{[ 27 ]} Por lo tanto, se cree que la mupirocina se construye mediante un sistema PKS mixto de tipo I y tipo II. El clúster de mupirocina presenta una organización de aciltransferasa (AT) atípica, ya que solo hay dos dominios AT, y ambos se encuentran en la misma proteína, MmpC. Estos dominios AT son los únicos dominios presentes en MmpC, mientras que las otras tres proteínas PKS de tipo I no contienen dominios AT. ^{[ 27 ]} La vía de la mupirocina también contiene varios dobletes o tripletes de proteínas transportadoras de acilo en tándem . Esto puede ser una adaptación para aumentar la tasa de procesamiento o para unirse a múltiples sustratos simultáneamente. ^{[ 27 ]}

El ácido pseudomónico A es el producto de una esterificación entre el policétido ácido mónico de 17 carbonos y el ácido graso 9-hidroxinonanoico de 9 carbonos. Se ha descartado la posibilidad de que la molécula completa se ensamble como un único policétido con una oxidación de Baeyer-Villiger que inserte un oxígeno en la cadena carbonada, ya que tanto el C1 del ácido mónico como el C9' del ácido 9-hidroxinonanoico derivan del C1 del acetato. ^{[ 32 ]}

La biosíntesis de la unidad de ácido mónico 17C comienza en MmpD (Figura 1). ^{[ 27 ]} Uno de los dominios AT de MmpC puede transferir un grupo acetilo activado de acetil-Coenzima A (CoA) al primer dominio ACP. La cadena se extiende por malonil-CoA, seguido de una metilación dependiente de SAM en C12 (ver Figura 2 para la numeración PA-A) y reducción del grupo B-ceto a un alcohol. Se predice que el dominio de deshidratación (DH) en el módulo 1 no es funcional debido a una mutación en la región conservada del sitio activo . El módulo 2 agrega otros dos carbonos por la unidad extensora de malonil-CoA, seguido de cetorreducción (KR) y deshidratación. El módulo tres agrega una unidad extensora de malonil-CoA, seguida de metilación dependiente de SAM en C8, cetorreducción y deshidratación. El módulo 4 extiende la molécula con una unidad de malonil-CoA seguida de cetorreducción.

El ensamblaje del ácido mónico continúa mediante la transferencia del producto 12C de MmpD a MmpA. ^{[ 27 ]}

El grupo ceto en C3 se reemplaza por un grupo metilo en una reacción de varias etapas (Figura 3). MupG comienza descarboxilando un malonil-ACP. El carbono alfa del acetil-ACP resultante se une al C3 de la cadena de policétido mediante MupH. Este intermedio se deshidrata y descarboxila mediante MupJ y MupK, respectivamente. ^{[ 27 ]}

La formación del anillo de pirano requiere muchos pasos mediados por enzimas (Figura 4). Se propone que el doble enlace entre C8 y C9 migre entre C8 y C16. ^{[ 28 ]} Los experimentos de eliminación génica de mupO, mupU, mupV y macpE han eliminado la producción de PA-A. ^{[ 28 ]} La producción de PA-B no se elimina con estas eliminaciones, lo que demuestra que PA-B no se crea por hidroxilación de PA-A. Una eliminación de mupW eliminó el anillo de pirano, identificando a MupW como involucrado en la formación del anillo. ^{[ 28 ]}

Se cree que el epóxido de PA-A en C10-11 se inserta después de la formación del pirano por un citocromo P450 como MupO. ^{[ 27 ]} La eliminación del gen mupO abolió la producción de PA-A, pero PA-B, que también contiene el epóxido C10-C11, permaneció. ^{[ 28 ]}

El ácido graso de nueve carbonos ácido 9-hidroxinonanoico (9-HN) se deriva como un compuesto separado y luego se esterifica con ácido mónico para formar ácido pseudomónico . La alimentación de acetato marcado con ^13C ha demostrado que C1-C6 se construyen con acetato de la manera canónica de la síntesis de ácidos grasos . C7' muestra solo el marcaje de C1 del acetato, mientras que C8' y C9' muestran un patrón invertido de acetato marcado con 13C. ^{[ 32 ]} Se especula que C7-C9 surge de una unidad de inicio de 3-hidroxipropionato, que se extiende tres veces con malonil-CoA y se reduce completamente para producir 9-HN. También se ha sugerido que el 9-HN se inicia con ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG). Esta última teoría no fue respaldada por la alimentación de [3-14C ] ^{o [} 3,6-13C2 ^] -HMG. ^[ ₃₃ ^]

Se propone que MmpB catalice la síntesis de 9-HN (Figura 5). MmpB contiene un dominio KS, KR, DH, 3 ACP y un dominio tioesterasa (TE). ^{[ 27 ]} No contiene un dominio enoil reductasa (ER), que sería necesario para la reducción completa al ácido graso de nueve carbonos. MupE es una proteína de un solo dominio que muestra similitud de secuencia con dominios ER conocidos y podría completar la reacción. ^{[ 27 ]}