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] Las pruebas de 250.000 extractos de productos naturales (83.000 cepas en tres condiciones de crecimiento) llevaron a la identificación de una pequeña molécula potente y selectiva de una cepa de Streptomyces platensis recuperada de una muestra de suelo recogida 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 bioquímicos y de células completas basados en objetivos , 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 Gram-positiva de amplio espectro in vitro y no muestra resistencia cruzada con otras bacterias clave resistentes a los antibióticos, incluyendo Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), S. aureus intermediario de 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 a través de un enlace amida a un cetólido tetracíclico lipofílico . [4]
La platensimicina es un fármaco experimental en ensayos preclínicos que involucra MRSA 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 del TCA , mientras que el núcleo del ácido enona tetracíclico C-17 se produce a partir de la vía de los terpenoides no mevalonatos .
El patrón de etiquetado del isótopo 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 de piruvato y gliceraldehído-3-fosfato seguido de un paso de transposición. Dado que tanto el piruvato como el gliceraldehído-3-fosfato (también glicerol ) son parte de la vía glucolítica , se esperan diferentes niveles de incorporación. Por lo tanto, los bloques de construcción de terpenoides, difosfato de dimetilalilo y difosfato de isopentenilo , sintetizados por la vía no mevalonato que utiliza piruvato y gliceraldehído-3-fosfato, se condensan para formar el precursor diterpenoide difosfato de geranilgeranilo que se cicla a un intermedio que está relacionado con (o se deriva de) ent-kaureno. [11] La escisión oxidativa del doble enlace de este intermediario daría como resultado la pérdida de los tres carbonos terminales, lo que produciría la unidad de ácido enona tetracíclica C-17. Una reacción de N-aciltransferasa de enona tetracíclica y ácido aminobenzoico daría lugar a platensimicina.
La platensimicina ha demostrado una buena actividad contra un panel de bacterias grampositivas, incluidas varias cepas resistentes.
La platensimicina actúa inhibiendo las síntesis de beta-cetoacilo I/II (FabF/B), que intervienen en la producción de ácidos grasos necesarios para las membranas celulares bacterianas. Interfiere con las enzimas implicadas en los pasos de condensación en la biosíntesis de ácidos grasos [12] , que las bacterias Gram-positivas necesitan para biosintetizar las membranas celulares . Otras enzimas en esta vía también han demostrado ser objetivos antibióticos, como FabI, la enoil-ACP (proteína transportadora de acilo) reductasa , que es inhibida por isoniazida y compuestos relacionados y el agente 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 que reduce el pKa . [14] La nucleofilia de la cisteína se ve mejorada por un agujero de oxianión formado con las amidas de la cadena principal de Cys163 y Phe400.
El complejo de estructura cristalina con platensimicina empleó un mutante C163Q , que dio un aumento de 50 veces en la unión aparente. El residuo Gln163 se encuentra adyacente al carboxilato de platensimicina pero no hace ningún enlace de hidrógeno específico . La proximidad cercana del carboxilato de platensimicina (que se presume que es un anión ) al tiol aniónico de Cys163 en la enzima de tipo salvaje 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 fracción 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 amídico 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 de ácido benzoico de platensimicina.