Mupirocina

La Mupirocina, vendida bajo la marca Bactroban, entre otras, es un antibiótico tópico útil contra infecciones superficiales de la piel como el impétigo o la foliculitis. También se puede utilizar para eliminar S. aureus resistente a la meticilina (MRSA) cuando está presente en la nariz sin síntomas. Debido a la preocupación de desarrollar resistencia, no se recomienda su uso durante más de diez días. Se utiliza como crema o ungüento aplicado sobre la piel.

Los efectos secundarios comunes incluyen picazón y sarpullido en el lugar de aplicación, dolor de cabeza y náuseas. El uso prolongado puede provocar un mayor crecimiento de hongos. Su uso durante el embarazo y la lactancia parece ser seguro. La mupirocina es químicamente un ácido carboxílico. Funciona bloqueando la capacidad de las bacterias para producir proteínas, lo que generalmente resulta en la muerte bacteriana.

La mupirocina se aisló inicialmente en 1971 de Pseudomonas fluorescens. Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud. En 2021, fue el medicamento número 203 más recetado en los Estados Unidos, con más de 2 millones de recetas. Está disponible como medicamento genérico.

Usos médicos

La mupirocina se usa como tratamiento tópico para infecciones bacterianas de la piel (por ejemplo, forúnculos, impétigo o heridas abiertas), que generalmente se deben a una infección por Staphylococcus aureus o Streptococcus pyogenes. También es útil en el tratamiento de infecciones superficiales por Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA). La mupirocina es inactiva para la mayoría de las bacterias anaeróbicas, micobacterias, micoplasmas, clamidia, levaduras y hongos.

La mupirocina intranasal antes de la cirugía es efectiva para prevenir la infección postoperatoria de la herida con Staphylcoccus aureus y el tratamiento preventivo intranasal o en el sitio del catéter es efectivo para reducir el riesgo de infección en el sitio del catéter en personas tratadas con enfermedad crónica. diálisis peritoneal.

Resistencia

Poco después de que comenzara el uso clínico de la mupirocina, surgieron cepas de Staphylococcus aureus que eran resistentes a la mupirocina, con tasas de eliminación de las fosas nasales de menos del 30% de éxito. Dos poblaciones distintas de S resistentes a mupirocina. aureus fueron aislados. Una cepa poseía un nivel de resistencia bajo (MuL: MIC = 8–256 mg/L) y otra poseía un nivel de resistencia alto (MuH: MIC > 256 mg/L). La resistencia en las cepas MuL probablemente se debe a mutaciones en la isoleucil-ARNt sintetasa de tipo salvaje del organismo (IleS). En E. coli IleS, se demostró que una mutación de un solo aminoácido altera la resistencia a la mupirocina. MuH está relacionado con la adquisición de un gen de Ile sintetasa independiente, MupA. La mupirocina no es un antibiótico viable contra las cepas MuH. Se ha demostrado que otros agentes antibióticos, como el ácido azelaico, la nitrofurazona, la sulfadiazina de plata y la ramoplanina, son eficaces contra las cepas MuH.

La mayoría de las cepas de Cutibacterium acnes, un agente causante de la enfermedad de la piel acné vulgaris, son naturalmente resistentes a la mupirocina.

La mayoría de las cepas de Pseudomonas fluorescens también son resistentes a la mupirocina, ya que producen el antibiótico y es posible que otras especies de Pseudomonas también sean resistentes.

El mecanismo de acción de la mupirocina difiere del de otros antibióticos clínicos, lo que hace que la resistencia cruzada a otros antibióticos sea poco probable. Sin embargo, el gen MupA puede cotransferirse con otros genes de resistencia a los antibacterianos. Esto ya se ha observado con genes de resistencia al triclosán, la tetraciclina y la trimetoprima. También puede resultar en un crecimiento excesivo de organismos no susceptibles.

En 2012 se descubrió un segundo tipo de sintetasa resistente de alto nivel y se denominó MupB. Se encontró en un aislado canadiense de MRSA "MUP87" y probablemente esté ubicado en un plásmido no conjugativo.

Mecanismo de acción

El ácido pseudomónico inhibe la isoleucina-ARNt ligasa en bacterias, lo que provoca el agotamiento del isoleucil-ARNt y la acumulación del correspondiente ARNt sin carga. El agotamiento del isoleucil-tRNA da como resultado la inhibición de la síntesis de proteínas. La forma descargada del ARNt se une al sitio de unión del aminoacil-ARNt de los ribosomas, lo que desencadena la formación de (p)ppGpp, que a su vez inhibe la síntesis de ARN. La inhibición combinada de la síntesis de proteínas y de la síntesis de ARN produce bacteriostasis. Este mecanismo de acción se comparte con la furanomicina, un análogo de la isoleucina.

La inhibición de la tRNA ligasa/sintasa se debe a la similitud estructural entre la "cabeza" del ácido mónico de la molécula; parte y adenilato de isoleucilo (Ile-AMS). La exclusiva "cola" del ácido 9-hidroxinonanoico. envuelve la enzima y estabiliza aún más el complejo, manteniendo la parte catalítica pegada. La mupirocina puede unirse a las versiones bacterianas y arqueales de la enzima, pero no a las versiones eucariotas.

Biosíntesis

La mupirocina es una mezcla de varios ácidos pseudomónicos, con ácido pseudomónico A (PA-A) que constituye más del 90% de la mezcla. También están presentes en la mupirocina el ácido seudomónico B con un grupo hidroxil adicional en C8, ácido seudomónico C con un doble vínculo entre C10 y C11, en lugar de la epoxida de PA-A, y el ácido seudomónico D con un doble vínculo en C4` y C5` en la porción de ácido no-hidroxi de la mupirocina.

Biosíntesis de ácido pseudomónico A

El grupo de genes de mupirocina de 74 kb contiene seis enzimas multidominio y otros veintiséis péptidos (Tabla 1). Se codifican cuatro grandes proteínas policétido sintasa (PKS) de tipo I de dominio múltiple, así como varias enzimas de función única con similitud de secuencia con las PKS de tipo II. Por lo tanto, se cree que la mupirocina se construye mediante un sistema PKS mixto de tipo I y tipo II. El grupo de mupirocina exhibe una organización atípica de aciltransferasa (AT), en el sentido de que solo hay dos dominios AT y ambos se encuentran en la misma proteína, MmpC. Estos dominios AT son los únicos dominios presentes en MmpC, mientras que las otras tres proteínas PKS tipo I no contienen dominios AT. La vía de la mupirocina también contiene varios dobletes o tripletes de proteínas portadoras de acilo en tándem. Esto puede ser una adaptación para aumentar la tasa de rendimiento o para unir múltiples sustratos simultáneamente.

El ácido pseudomónico A es el producto de una esterificación entre el ácido mónico policétido de 17C y el ácido graso de 9C, el ácido 9-hidroxi-nonanoico. Se ha descartado la posibilidad de que toda la molécula se ensamble como un solo policétido con una oxidación de Baeyer-Villiger que inserta oxígeno en la cadena principal de carbono porque C1 del ácido mónico y C9' del ácido 9-hidroxi-nonanoico se derivan ambos del C1 del acetato.

Biosíntesis del ácido mónico

La biosíntesis de la unidad de ácido mónico 17C comienza en MmpD (Figura 1). Uno de los dominios AT de MmpC puede transferir un grupo acetilo activado de la acetil-coenzima A (CoA) al primer dominio ACP. La cadena se extiende con malonil-CoA, seguida de una metilación dependiente de SAM en C12 (consulte la Figura 2 para la numeración de PA-A) y la reducción del grupo B-ceto a un alcohol. Se predice que el dominio de deshidratación (DH) en el módulo 1 no será funcional debido a una mutación en la región del sitio activo conservado. El módulo 2 agrega otros dos carbonos mediante la unidad extensora de malonil-CoA, seguido de cetorreducción (KR) y deshidratación. El módulo tres agrega una unidad extensora de malonil-CoA, seguida de metilación dependiente de SAM en C8, cetorreducción y deshidratación. El módulo 4 extiende la molécula con una unidad de malonil-CoA seguida de cetorreducción.

El ensamblaje del ácido mónico continúa mediante la transferencia del producto 12C de MmpD a MmpA.

Adaptación post-PKS

El grupo de keto en C3 es reemplazado por un grupo de metil en una reacción multi-paso (Figura 3). MupG comienza por decarboxilar a malonyl-ACP. El carbono alfa del acetil-ACP resultante está vinculado a C3 de la cadena de poliketide por MupH. Este intermediario está deshidratado y decarboxilado por MupJ y MupK, respectivamente.

La formación del anillo de pirano requiere muchos pasos mediados por enzimas (Figura 4). Se propone que el doble enlace entre C8 y C9 migre entre C8 y C16. Los experimentos de eliminación genética de mupO, mupU, mupV y macpE han eliminado la producción de PA-A. Estas eliminaciones no eliminan la producción de PA-B, lo que demuestra que la PA-B no se crea al hidroxilar la PA-A. Una eliminación de mupW eliminó el anillo de pirano, identificando a MupW como involucrado en la formación del anillo.

Se cree que el epóxido de PA-A en C10-11 se inserta después de la formación de pirano mediante un citocromo P450 como MupO. Una desactivación genética de mupO abolió la producción de PA-A, pero permaneció PA-B, que también contiene el epóxido C10-C11.

Biosíntesis del ácido 9-hidroxi-nonanoico

El ácido graso de nueve carbonos 9-hidroxi-nonanoico (9-HN) se deriva como un compuesto separado y luego se esterifica a ácido mónico para formar ácido pseudomónico. La alimentación con acetato marcado con ¹³C ha demostrado que C1-C6 se construyen con acetato en la forma canónica de la síntesis de ácidos grasos. C7' muestra solo el etiquetado C1 de acetato, mientras que C8' y C9' muestran un patrón invertido de acetato marcado con 13C. Se especula que C7-C9 surge de una unidad inicial de 3-hidroxipropionato, que se extiende tres veces con malonil-CoA y se reduce completamente para producir 9-HN. También se ha sugerido que el 9-HN se inicia con el ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG). Esta última teoría no fue respaldada por la alimentación de [3-¹⁴C] o [3,6-¹³C₂]-HMG.

Se propone que MmpB catalice la síntesis de 9-HN (Figura 5). MmpB contiene un dominio KS, KR, DH, 3 ACP y un dominio de tioesterasa (TE). No contiene un dominio de enoil reductasa (ER), que sería necesario para la reducción completa al ácido graso de nueve carbonos. MupE es una proteína de dominio único que muestra similitud de secuencia con dominios ER conocidos y puede completar la reacción.