Caracterización bioquímica y molecular de la conversión de isopenicilina N en penicilina N en "Acremonium chrysogenum"descripción de un nuevo sistema de epimerización en la biosíntesis de antibióticos

Abstract

La ruta de biosíntesis de cefalosporina C en Acremonium chrysogenum esta totalmente caracterizada excepto el paso de conversión de isopenicilina N en penicilina N. En este trabajo, se han caracterizado dos transcritos localizados corriente abajo del gen pcbC. Dichos transcritos se corresponden con los genes cefD1 y cefD2, cuyas proteínas deducidas presentan respectivamente homología con acil-CoA sintetasas de ácidos grasos de cadena larga y alfa-metilacil-CoA racemasas. La inactivación dirigida de los genes cefD1 y cefD2, mediante la técnica de doble marcador mostró que los transformantes interrumpidos no sintetizan cefalosporinas, carecen de actividad isopenicilina N epimerasa y acumulan isopenicilina N. Para restaurar la actividad isopenicilina N epimerasa y la síntesis de cefalosporinas en los transformantes interrumpidos, es necesario la complementación en "trans" con ambos genes. Sin embargo, la complementación en "trans" con los genes cefD1 y cefD2 por separado; no restaura la actividad isopenicilina N epimerasa ni la síntesis de cefalosporinas. Este trabajo demuestra que en Acremonium chrysogenum la conversión de isopenicilina N en penicilina N, tiene lugar a través de un sistema de epimerización que no había sido descrito antes en la biosíntesis de antibióticos. En dicho sistema, la isopenicilina N es activada como CoA por la isopenicilinil N-CoA-sintetasa codificada por el gen cefD1. Posteriormente la isopenicilinil N-CoA es racemizada a penicilinil N-CoA, por la isopenicilinil N-CoA epimerasa codificada por el gen cefD2. Finalmente una tioesterasa hidroliza el enlace CoA tioster, liberando pinicilina N.