Formación espiroacetal catalizada por enzimas en la biosíntesis de antibióticos policetídicos

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Química orgánica

Sus antecedentes:

• Los policetidos son una clase diversa de productos naturales con un potencial farmacéutico significativo.
• La formación de espiroacetales es un paso crítico y estereospecífico en la biosíntesis de muchos policetidos.
• Las enzimas responsables de catalizar la formación de espirocetos han permanecido en gran parte sin caracterizar.

Objetivo del estudio:

• Identificar y caracterizar la enzima responsable de la formación de espirocetos en la biosíntesis de la ossamicina y la oligomicina.
• Para aclarar los mecanismos estructurales y catalíticos de esta nueva enzima.

Principales métodos:

• Análisis bioinformático de grupos de genes biosintéticos (BGC) para la ossamicina y la oligomicina.
• Estudios de deleción genética para evaluar el papel de los genes putativos de la ciclasa.
• Purificación de proteínas y ensayos enzimáticos.
• Cristalografía de rayos X para determinar las estructuras de las enzimas.
• Mutagenesis dirigida al sitio para investigar los residuos catalíticos.

Principales resultados:

• Se identificaron OssO y OlmO como nuevas ciclas espiroketales involucradas en la biosíntesis de la ossamicina y la oligomicina, respectivamente.
• La eliminación del gen olmO abolió la producción de oligomicina y produjo metabolitos con deficiencia de espiroketal.
• El OlmO purificado demostró actividad catalítica, convirtiendo un precursor en oligomicina C.
• Las estructuras cristalinas revelaron un pliegue inusual de barril β de 10 hebras tanto para OssO como para OlmO.
• Los residuos polares conservados dentro de la cavidad enzimática fueron cruciales para la actividad catalítica, lo que sugiere un mecanismo general de catálisis ácido/base.

Conclusiones:

• La formación espiroketal en la biosíntesis de la ossamicina y la oligomicina es catalizada por una nueva clase de enzimas, las ciclas espiroketales.
• Las enzimas identificadas, OssO y OlmO, comparten una estructura de barril β conservada y emplean catálisis ácido/base general.
• Este descubrimiento proporciona información fundamental sobre la biosíntesis de los policetidos y abre caminos para la ingeniería enzimática.