The gyrase inhibitor albicidin consists of p-aminobenzoic acids and cyanoalanine

Abstract

Albicidin is a potent DNA gyrase inhibitor produced by the sugarcane pathogenic bacterium Xanthomonas albilineans. Here we report the elucidation of the hitherto unknown structure of albicidin, revealing a unique polyaromatic oligopeptide mainly composed of p-aminobenzoic acids. In vitro studies provide further insights into the biosynthetic machinery of albicidin. These findings will enable structural investigations on the inhibition mechanism of albicidin and its assessment as a highly effective antibacterial drug.

Estudos estruturais de enzimas da via de biossíntese de folatos de <i>Xanthomonas albilineans</i> para o desenvolvimento de novos candidatos a agroquímicos para a cultura de cana-de-açúcar

“…20-37-40-41-43 A região XALB3 codifica a proteína HtpG (do inglês, heat-shock protein G), uma proteína de membrana que auxilia as PKSs e NRPSs na biossíntese de albicidinas. [37][38][39][40][41][42][43][44] A molécula de albicidina é formada por um bloco de pentapeptídeo unidos por seu N-terminal a um derivado do ácido p-cumárico (MCA-1), o ácido 3-(4-hidroxifenil)-2-metilacrílico. 36 O pentapeptídeo, por sua vez, é formado pelo α-aminoácido não proteinogênico β-ciano-L-alanina (Cya-3), os δ-aminoácidos aromáticos ácido paminobenzóico (pABA-2 e pABA-4) e pelo ácido 4-amino-2-hidróxi-3-metoxibenzóico (pMBA-5 e pMBA-6).…”

“…36 O pentapeptídeo, por sua vez, é formado pelo α-aminoácido não proteinogênico β-ciano-L-alanina (Cya-3), os δ-aminoácidos aromáticos ácido paminobenzóico (pABA-2 e pABA-4) e pelo ácido 4-amino-2-hidróxi-3-metoxibenzóico (pMBA-5 e pMBA-6). 36 Os números que procedem as siglas das moléculas relacionam estas à Figura 7. As seis etapas da síntese, proposta por Cociancich e colaboradores baseada na estrutura molecular da albicidina e no arranjo dos genes no cluster alb, 36 é iniciada pela incorporação de uma molécula de pABA (pABA-2) a uma molécula de MCA (MCA-1) por uma ação em conjunto das proteínas PKS e NRPS-1 do módulo Alb01 do cluster alb, na qual a molécula de pABA é carreada ou por genes intrínsecos ao cluster, alb17 e alb18, quanto por seus parálogos provenientes do metabolismo primário pabAB e pabC.…”

“…As seis etapas da síntese, proposta por Cociancich e colaboradores baseada na estrutura molecular da albicidina e no arranjo dos genes no cluster alb, 36 é iniciada pela incorporação de uma molécula de pABA (pABA-2) a uma molécula de MCA (MCA-1) por uma ação em conjunto das proteínas PKS e NRPS-1 do módulo Alb01 do cluster alb, na qual a molécula de pABA é carreada ou por genes intrínsecos ao cluster, alb17 e alb18, quanto por seus parálogos provenientes do metabolismo primário pabAB e pabC. [36][37][38][39][40][41][42][43][44][45] Em seguida, a síntese procede com a incorporação de uma molécula de Cya (Cya-3) pela NRPS-2* do módulo Alb04, por um mecanismo trans-complementar similar ao observado na síntese de bleomicina de duas etapas: i. a adenilação da extremidade ácido α-carboxílico para a formação de um intermediário tioéster e ii. a fosforilação do oxigênio da amida na cadeia lateral.…”

“…Seguida por desfosforilação, é liberado o aminoácido ciano-L-alanina, que ligada ao esqueleto de albicidina em formação da continuidade à biossíntese. [36][37][38][39][40] Na quarta etapa da rota biossintética, mais uma molécula de pABA (pABA-4) é ativada por uma NRPS-4, proveniente do módulo Alb01, e ligada ao produto da etapa anterior. 36 As duas últimas etapas são realizadas por duas NRPSs, NRPS-5 e NRPS-6, traduzidas a partir de sequências contidas no módulo Alb09, que incorporam os dois últimos resíduos de pMBA, pMBA-5 e pMBA-6, respectivamente, liberando a molécula de albicidina.…”

“…[36][37][38][39][40] Na quarta etapa da rota biossintética, mais uma molécula de pABA (pABA-4) é ativada por uma NRPS-4, proveniente do módulo Alb01, e ligada ao produto da etapa anterior. 36 As duas últimas etapas são realizadas por duas NRPSs, NRPS-5 e NRPS-6, traduzidas a partir de sequências contidas no módulo Alb09, que incorporam os dois últimos resíduos de pMBA, pMBA-5 e pMBA-6, respectivamente, liberando a molécula de albicidina. 36 O modo de ação da albicidina é a inibição seletiva da subunidade A da DNA girase do cloroplasto, principalmente nos tecidos parenquimáticos como os parênquimas paliçádico e lacunoso, esclerênquima e colênquima, [13][14][16][17][18] inibindo a introdução de super espirais negativos no DNA bacteriano necessários para contrapor a criação das super espirais positivos durante a replicação do DNA circular ou processos de transcrição.…”