1 / 42

Tanuljunk a természet gyógyszergyártóitól!

Nem-riboszómális peptid szintézis és poliketid szintézis. Kvvn9756/1 A modern kémia problémái. Tanuljunk a természet gyógyszergyártóitól!. 2011. november 16. Riboszómális peptid szintézis. Nem-riboszómális peptid antibiotikumok. Penicillin. Erythromycin. Vancomycin. Actinomycin D.

vivek
Download Presentation

Tanuljunk a természet gyógyszergyártóitól!

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nem-riboszómális peptid szintézis és poliketid szintézis Kvvn9756/1 A modern kémia problémái Tanuljunk a természet gyógyszergyártóitól! 2011. november 16.

  2. Riboszómális peptid szintézis

  3. Nem-riboszómális peptid antibiotikumok Penicillin Erythromycin Vancomycin Actinomycin D

  4. Nem-riboszómális peptidek (NRP) • Mikroorganizmusok (baktérium, gomba) peptid alapú másodlagos anyagcsereterméke: • 3-22 egységből álló peptidek • mRNS-től független eredet • Széles bioaktivitás • Antibiotikum Penicillin

  5. Nem-riboszómális peptidek (NRP) • Mikroorganizmusok (baktérium, gomba) peptid alapú másodlagos anyagcsereterméke: • 3-22 egységből álló peptidek • mRNS-től független eredet • Széles bioaktivitás • Antibiotikum Penicillin • Citosztatikum Actinomycin D

  6. Nem-riboszómális peptidek (NRP) • Mikroorganizmusok (baktérium, gomba) peptid alapú másodlagos anyagcsereterméke: • 3-22 egységből álló peptidek • mRNS-től független eredet • Széles bioaktivitás • Antibiotikum Penicillin • Citosztatikum Actinomycin D • Immunszupresszor Ciclosporin

  7. Nem-riboszómális peptidek (NRP) • Mikroorganizmusok (baktérium, gomba) peptid alapú másodlagos anyagcsereterméke: • 3-22 egységből álló peptidek • mRNS-től független eredet • Széles bioaktivitás • Antibiotikum Penicillin • Citosztatikum Actinomycin D • Immunszupresszor Ciclosporin • Ionofór Valinomycin

  8. Nem-riboszómális peptidek (NRP) • Mikroorganizmusok (baktérium, gomba) peptid alapú másodlagos anyagcsereterméke: • 3-22 egységből álló peptidek • mRNS-től független eredet • Széles bioaktivitás • Antibiotikum Penicillin • Citosztatikum Actinomycin D • Immunszupresszor Ciclosporin • Ionofór Valinomycin • Pigment Pyoverdin

  9. Nem-riboszómális peptidek (NRP) • Mikroorganizmusok (baktérium, gomba) peptid alapú másodlagos anyagcsereterméke: • 3-22 egységből álló peptidek • mRNS-től független eredet • Széles bioaktivitás • Antibiotikum Penicillin • Citosztatikum Actinomycin D • Immunszupresszor Ciclosporin • Ionofór Valinomycin • Pigment Pyoverdin • Toxin Nodularin-R

  10. Nem-riboszómális peptid szintézis • A nem-riposzómális peptid tartalmazhat • nem-természetes aminosavakat: • D-aminosavakat, hidroxilezett, metilezett, acilezett halogénezett származékokat stb. • nem szekvenciális kapcsolásokat • Ciklikus és elágazó struktúrákat • Nem-Riboszómális Peptid Szintetáz (NRPS) • Minden peptidre külön NRPS • Moduláris felépítés, multi-gén klaszterek • NRPS meghatározza a peptid szekvenciáját és hosszát, a kapcsolás módját illetve a kémiai módosulásait Akár 2.3 MDa össztömeg

  11. 1. lépés: Adeniláció A ATP aminosav Adenilációs domén ~ 550 aminosav A

  12. 1. lépés: Adeniláció A ATP aminosav Adenilációs domén ~ 550 aminosav A

  13. 1. lépés: Adeniláció A OAMP PPi ATP aminoacil adenilát Nem csak aminosavat tud aktiválni, a kezdő alkotó lehet acil- vagy arilsav is. aminosav Adenilációs domén ~ 550 aminosav A

  14. glikolizáció adeniláció

  15. 2. lépés: Tioészter formálás ACP aminoacil adenilát foszfo-pantein kar ACP domén (acyl carrier protein) ~80 aminosav „makro CoA” ACP

  16. 2. lépés: Tioészter formálás ACP A ACP C acil-hordozó fehérje aminoacil adenilát

  17. 2. lépés: Tioészter formálás ACP A ACP C acil-hordozó fehérje aminoacil adenilát A ACP C aminosav tioészter

  18. 3. lépés: Kondenzáció C A Modul 1. ACP C A Modul 2. ACP C Kondenzációs domén ~450 aminosav C

  19. 3. lépés: Kondenzáció C A Modul 1. ACP C A Modul 2. ACP C Kondenzációs domén ~450 aminosav C

  20. 3. lépés: Kondenzáció C A Modul 1. ACP C A Modul 2. ACP C Kondenzációs domén ~450 aminosav C

  21. 3. lépés: Kondenzáció C A Modul 1. ACP C A Modul 2. ACP C A ACP C A ACP C

  22. Köztes lépések: Ciklizáció Cy Cy A Cy A ACP ACP ACP ACP Cy Cys tiazolin Ser oxazolin Cy Cy Cy A Cy A ACP ACP ACP ACP

  23. Köztes lépések: Oxidáció Ox Cy A A Ox Cys tiazol ACP ACP ACP Ser oxazol Ox

  24. Köztes lépések: Metiláció MT A A A MT MT MT C C C ACP ACP ACP ACP ACP ACP C MT S-adenozil metionin

  25. Utolsó lépés: Termináció TE Hidrolízis E E A A ACP TE TE ACP Val Cys Adipinsav ACV tripeptid Aminoadipoil-ciszteinil-valin Penicillin

  26. Utolsó lépés: Termináció TE Makrolaktám Makrolakton Ciklizáció Oligomerizáció

  27. Echinomicyn szintézis A A MT A TE MT A E C ACP C C C ACP ACP ACP ACP A A kezdő alkotó lehet egyéb acilsav is. (E) Epimerizációs domén (MT) Metil-transzfer domén

  28. Echinomicyn szintézis A A MT A TE MT A E C ACP C C C ACP ACP ACP ACP A Dimerizáció Echinomycin

  29. Javasolj az alábbi molekulához egy bioszintetikus útvonalat! Konvencionális ábrázolásmódot alkalmazva mutasd be a növekvő szálat! Nevezd el a peptidlánc alegységeit! Tüntesd fel az összes funkcionális domént, és mutatsd be, melyik milyen lépést katalizál! Javasolj mechanizmust az észter és laktám kötés kialakulására! Házi feladat

  30. DNS → mRNS ~ 5 ATP 20 aminosav 3 – 34 000 aa Poszttranszlációs: Foszforilálás Glikozilálás Amidálás Acilezés Hidroxilezés stb. Enzim, váz, feladat betöltő DNS→ mRNS → domén 550 * 5 ATP + ~ 5 ATP Több száz alkotó ismert 3 – 22 alegység Transzláció közben: Metiláció Epimerizáció Ciklizáció Oxidáció stb. Poszttranszlációs: Glikolizáció, oxidáció, metiláció Legtöbbször védekezésre szolgáló toxin Riboszómális Peptid Szintézis Nem Riboszómális Peptid Szintézis A Kód Költség / aa Építőkő Méret Módosítás Funkció

  31. Poliketid (PK) és zsírsav (FA) szintézis

  32. Poliketid (PK) és zsírsav (FA) szintézis Építőkövek Funkcionális domének PKS NRPS FA ketoszintézis kondenzáció C KS alap A adeniláció AT acil transzfer PKS tioláció tioláció ACP ACP KR epimerizáció ketoredukció E opc. dehidratáció DH NRPS MT metiláció Cy ciklizáció ER enolredukció PKS mechanizmus: Claisen észter kondenzáció - CO2

  33. Prekurzor készítés Malonil-CoA és Metil-malonil-CoA képződés Acetil-CoA → malonil-CoA Propionil-CoA → metil-malonil-CoA

  34. Láncnövekedés ACP ACP KS ACP ACP KS KS ACP ACP - CO2 Lánc módosítás KR ketoreduktáz DH dehidratáz ER enoilreduktáz

  35. ER ER ER DH DH DH KR KR KR AT ACP AT ACP AT ACP ACP ACP ACP KS KS KS AT AT AT SH aktivált tioészter malonil vagy metil-malonil CoA ER ER ER DH KR DH ER DH KR KR DH KR NADPH -CO2 AT ACP AT ACP ACP AT ACP KS ACP KS ACP AT ACP KS ACP KS Claisen-észter kond. dekarboxileződés -H2O KR ER ER DH DH KR KR AT ACP TE KS FADH2 AT ACP AT ACP ACP ACP KS KS Ciklikus termék

  36. Poliketonok - poliketidek ACP cikláz aromatáz ACP cikláz aromatáz

  37. Start Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 Modul 5 Modul 6 DH ER KR KR AT AT KR AT KR KR AT AT AT ACP KS KS ACP KS ACP ACP TE ACP ACP KS AT KS KS ACP erythromycin

  38. Start Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 Modul 5 Modul 6 DH ER KR KR AT AT KR AT KR KR AT AT AT ACP KS KS ACP KS ACP ACP TE ACP ACP KS AT KS KS ACP erythromycin

  39. Start Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 Modul 5 Modul 6 DH ER KR KR AT AT KR AT KR KR AT AT AT ACP KS KS ACP KS ACP ACP TE ACP ACP KS AT KS KS ACP erythromycin

  40. Rowe et al. Chem Biol. (2001) 8 425-485.

  41. Zsírsav bioszintézis KS ACP AT DH KR ER Zsírsav szintáz

  42. Felhasznált irodalom • Synthetic Aspects of Chemical Biology órai jegyzete • J. Stanunton, K. J. Weissman, Polyketide biosynthesis: a millenium review, Nat. Prod. Rep. (2001), 18, 380-416. • M. A. Fishbach, C. T. Walsh, Assembly-Line Enzymology for Polyketide and Nonribosomal Peptide Antibiotics: Logic, Machinery and Mechanisms, Chem. Rev. (2006), 106, 3468-3496. • E. S. Sattely, M. A. Fischbach, C. T. Walsh, Total biosynthesis: in vitro recnstitution of polyketide and non-ribosomal peptide pathways, Nat. Prod. Rep. (2008) 25, 757-793. • S. A. Sieber, M.A. Marahiel, Learning from Nature’s Drug Factories: Nonribosomal Synthesis of Macrocyclic Peptides, J. of Bacteriology, (2003), 185, 7036-7043. • D. Stack, C. Neville, S. Doyle, Nonribosomal peptide synthesis in Aspergillus fumigatus and other fungi, Microbiology, (2007), 153, 1297-1306.

More Related