Policétido sintase

As policétido sintases (PKSs) son unha familia de encimas multidominio ou complexos encimáticos que producen policétidos, unha importante clase de metabolitos secundarios, en bacterias, fungos, plantas, e unhas poucas liñaxes de animais. A biosíntese de policétidos ten grandes semellanzas coa biosíntese de ácidos graxos.

Os xenes PKS para os encimas que sintetizan un determinado policétido están organizados xeralmente nun operón nas bacterias, e en clusters de xenes en eucariotas.

 Clasificación 

As PKSs pode clasificarse en tres grandes grupos:
 Policétido sintases de tipo I, que son proteínas grandes e moi modulares.
 Policétido sintases de tipo II, que son agregados de proteínas monofuncionais.
 Policétido sintases de tipo III, que non usan dominios ACP.

As PKSs de tipo I subdivídense en:
 PKSs iterativas, que reutilizan dominios de forma cíclica.
 PKSs modulares, que conteñen unha secuencia de módulos separados e non repten dominios (coa excepción dos dominios trans-AT).

Á súa vez as PKSs iterativas (IPKSs) poden subdividirse en:
 NR-PKSs — PKSs non redutoras, cuxos produtos son os verdadeiros policétidos.
 PR-PKSs — PKSs parcialmente redutoras.
 FR-PKSs — PKSs totalmente redutoras (fully reducing PKSs), cuxos produtos son derivados de ácidos graxos.

 Módulos e dominios 
400px|miniatura|Biosíntese do precursor da doxorrubicina, є-rodomicinona. As reaccións da  policétido sintase móstranse na parte de arriba. 
miniatura|dereita|Biosíntese proposta para a naftomicina.
Cada módulo de policétido sintase de tipo I consta de varios dominios con funcións definidas, separados por curtas rexións espazadoras. A orde dos módulos e dominios dun complexo de policétidosintase é o seguinte (na orde de N-terminal a C-terminal):

 Módulo de inicio ou carga: AT-ACP-
 Módulos de elongación ou extensión: -KS-AT-[DH-ER-KR]-ACP-
 Módulo de terminación ou liberación: -TE

Dominios:

 AT: Aciltransferase
 ACP: Proteína portadora de acilos cun grupo SH no cofactor, unha 4'-fosfopanteteína unida a serina.
 KS: Ceto-sintase cun grupo SH nunha cadea lateral de cisteína
 KR: Cetorredutase
 DH: Deshidratase
 ER: Enoilredutase
 MT: Metiltransferase O- ou C- (α ou β)
 SH: Sulfhidrolase
 TE: Tioesterase

A cadea de policétido e os grupos de inicio están unidos polo seu grupo carboxilo aos grupos SH da ACP e o dominio KS por medio dun enlace tioéster:

R-C(=O)OH + HS-proteína  R-C(=O)S-proteína + H2O.

 Etapas da síntese 

A cadea en crecemento é pasada desde un grupo tiol (SH) ao seguinte por trans-acilacións e é liberada ao final por hidrólise ou por ciclación (alcohólise ou aminólise).

Etapa de inicio:

 O grupo iniciador, xeralmente acetil-CoA ou malonil-CoA, cárgase no dominio ACP do módulo de inicio catalizado polo dominio AT do módulo de inicio.

Etapas de elongacion:

 A cadea de policétido é pasada desde o dominio ACP do módulo previo ao dominio KS do módulo actual, catalizado polo dominio KS.
 O grupo de elongación, xeralmente malonil-CoA ou metilmalonil-CoA, é cargado no dominio ACP actual catalizado polo dominio AT actual.
 O grupo de elongación unido a ACP reacciona nunha condensación de Claisen coa cadea de policétido unida a KS baixo evolución de CO2, deixando un dominio KS libre e unha cadea de policétido unida a ACP. A reacción ten lugar no extremo da cadea unida a KSn, para que a cadea se mova unha posición e o grupo de elongación se converta no novo grupo unido.
 Opcionalmente, o fragmento da cadea de policétido pode ser alterado paso a paso por dominios adicionais. O dominio KR (cetorredutase) reduce o grupo β-ceto a un grupo β-hidroxi, o dominio DH (deshidratase) escinde unha molécula de H2O, orixinando un α-β-alqueno insaturado, e o dominio ER (enoilredutase) reduce o enlace α-β-dobre a un enlace simple. É importante sinalar que estes dominios de modificación afectan realmente á adición previa á cadea (é dicir, o grupo engadido no módulo previo), non ao compoñente recrutado no dominio ACP do módulo que contén o dominio de modificación.
 Este ciclo é repetido en cada módulo de elongación.

Etapa de terminación:

 O domnio TE (tioesterase) hidroliza a cadea de policétido completada do dominio ACP do módulo previo.

 Importancia farmacolóxica 

As policétido sintases son unha importante fonte de pequenas moléculas naturais usadas en quimioterapia. Por exemplo, moitos dos antibióticos usados habitualmente, como a tetraciclina e os macrólidos, son producidos por policétido sintases. Outros policétidos industrialmente imortantes so o sirolimus (inmunosupresor), a eritromicina (antibiótico), a lovastatina (fármaco anticolesterol), e a epotilona B (fármaco anticanceroso).

 Importancia ecolóxica 

Só un 1% de todas as moléculas coñecidas son produtos naturais, aínda que se considera que case 2/3 de todos os fármacos actualmente en uso son polo menos en parte derivados de fontes naturais. Este nesgo explícase normalmente argumentando que os produtos naturais coevolucionaron no medio ambiente durante longos períodos de tempo e foron preseleccionados para ter estruturas activas. Os produtos da policétido sintases inclúen lípidos con propiedades antibióticas, antifúnxicas, antitumorais, e de predador-defensa; porén, moitas das vías das policétido sintases que usan comunmente as bacterias, fungos e plantas aínda non foron caracterizadas. Desenvolvéronse novos métodos de detección de novas vías de policétido sintases no medio ambiente. As evidencias moleculares apoian a noción de que moitos policétidos novos aínda non foron descubertos de fontes bacterianas.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Doxorrubicina
 Policétido

 Ligazóns externas 


 Bibliografía 
  Yolande A. Chan, Angela M. Podevels, Brian M. Kevanya and Michael G. Thomas. "Biosynthesis of polyketide synthase extender units". Nat. Prod. Rep. (2009) 26, 90–114

Categoría:Ligases