Platensimicina

La platensimicina , un metabolito de Streptomyces platensis , es un antibiótico que actúa bloqueando las enzimas β-cetoacil-(proteína transportadora de acilo (ACP)) sintasa I / II (FabF/B). ^{[ 1 ]}

La platensimicina fue aislada por primera vez de una cepa de Streptomyces platensis por trabajadores de Merck . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Los análisis de 250 000 extractos de productos naturales (83 000 cepas en tres condiciones de crecimiento) llevaron a la identificación de una molécula pequeña potente y selectiva de una cepa de Streptomyces platensis recuperada de una muestra de suelo recolectada en Sudáfrica. El proceso de identificación se llevó a cabo utilizando un sistema de dos placas en el que los organismos de control se compararon con células que expresaban ARN antisentido FabF. Este método utiliza una combinación de ensayos de células completas y bioquímicos basados ​​en el objetivo , lo que permite detectar compuestos en concentraciones que serían demasiado bajas para detectar utilizando ensayos de células completas. La molécula que identificaron, platensimicina (C24H27NO7, masa molecular relativa 441,47), comprende dos elementos estructurales distintos conectados por un enlace amida . El Grupo Merck demostró que la platensimicina tiene una potente actividad de amplio espectro contra bacterias Gram positivas in vitro y no presenta resistencia cruzada a otras bacterias clave resistentes a los antibióticos, incluyendo Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), S. aureus con sensibilidad intermedia a la vancomicina , enterococos resistentes a la vancomicina y patógenos resistentes a linezolid y macrólidos .

Como lo confirma la síntesis total de platensimicina racémica , su estructura consiste en una parte polar de ácido 3-amino- 2,4-dihidroxibenzoico unida mediante un enlace amida a un cetólido tetracíclico lipofílico . ^{[ 4 ]}

La platensimicina es un fármaco experimental en ensayos preclínicos que involucran SARM en un modelo de ratón . La platensimicina es un antibiótico eficaz in vivo cuando se administra continuamente a las células. La eficacia se reduce cuando se administra por medios más convencionales. ^{[ 5 ]} Los ensayos clínicos se han retrasado. ^{[ 6 ]} Se han investigado diversas modificaciones. ^{[ 7 ] [ 8 ]} y aumentan la actividad de la platensimicina.

Los estudios biosintéticos muestran que el anillo benzoico se produce a partir de piruvato y acetato a través del ciclo de Krebs , mientras que el núcleo ácido tetracíclico de enona C-17 se produce a partir de la vía terpenoide no mevalonato .

El patrón de marcaje isotópico de la enona tetracíclica observado es consistente con la biosíntesis del tetraciclo a través de la vía terpenoide no mevalonato. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Esta vía implica la condensación de un grupo acetilo activado por tiamina que surge de la descarboxilación del piruvato y el gliceraldehído-3-fosfato seguido de un paso de transposición. Dado que tanto el piruvato como el gliceraldehído-3-fosfato (también el glicerol ) son parte de la vía glucolítica , se esperan diferentes niveles de incorporación. Por lo tanto, los bloques de construcción terpenoides, dimetilalil difosfato e isopentenil difosfato , sintetizados por la vía no mevalonato utilizando piruvato y gliceraldehído-3-fosfato, se condensan para formar el precursor diterpenoide geranilgeranil difosfato que se cicla a un intermedio que está relacionado con (o derivado de) ent-kaureno. ^{[ 11 ]} La ruptura oxidativa del doble enlace de este intermedio daría como resultado la pérdida de los tres carbonos terminales, produciendo la unidad de ácido enona tetracíclica C-17. Una reacción de N-aciltransferasa de la enona tetracíclica y el ácido aminobenzoico conduciría a platensimicina.

La platensimicina ha demostrado una buena actividad contra un panel de bacterias Gram positivas, incluidas varias cepas resistentes.

La platensimicina actúa inhibiendo las síntesis de beta-cetoacilo I/II (FabF/B), que participan en la producción de ácidos grasos necesarios para las membranas celulares bacterianas. Interfiere con las enzimas implicadas en las etapas de condensación de la biosíntesis de ácidos grasos , ^{[ 12 ]} que las bacterias Gram positivas necesitan para biosintetizar las membranas celulares . Otras enzimas de esta vía también han demostrado ser dianas de antibióticos, como FabI, la enoil-ACP (proteína transportadora de acilo) reductasa , que es inhibida por la isoniazida y compuestos relacionados, así como por el antiséptico triclosán . ^{[ 13 ]}

Un mecanismo de acción propuesto es que, en primer lugar, el grupo tiol de FabF Cys163 se activa a través del momento dipolar de la hélice N-alfa-3, lo que reduce el pKa . ^{[ 14 ]} La nucleofilicidad de la cisteína se ve potenciada por un agujero de oxianión formado con las amidas del esqueleto de Cys163 y Phe400.

El complejo de estructura cristalina con platensimicina empleó un mutante C163Q , que produjo un aumento de 50 veces en la unión aparente. El residuo Gln163 se encuentra adyacente al carboxilato de la platensimicina pero no forma ningún enlace de hidrógeno específico . La proximidad del carboxilato de la platensimicina (presumiblemente un anión ) al tiol aniónico de Cys163 en la enzima de tipo silvestre puede sugerir la razón detrás del aumento en la unión del mutante C163Q. El segundo conjunto de residuos que vale la pena considerar comprende His303 e His340, que juegan un papel en el mecanismo de descarboxilación de la porción malonilo . En particular, His303 activa un agua estructurada para atacar el carboxilato del malonil-ACP entrante. ^{[ 15 ]} La estructura cristalina de FabF también demuestra que His340 forma un enlace de hidrógeno entre el nitrógeno amida de Leu342 y el átomo N-delta del anillo de imidazol , lo que significa que el par solitario debe residir en este átomo. En la estructura cristalina de platensimicina, el agua estructurada adyacente a His303 ya no está presente, lo que puede sugerir un estado electrónico alternativo para este residuo. Existe una fuerte posibilidad de que His303 se presente como un catión capaz de formar una interacción iónica con el grupo ácido benzoico de la platensimicina.

• Noticias científicas sobre platensimicina
• Resumen en Nature: La platensimicina es un inhibidor selectivo de FabF con potentes propiedades antibióticas.