ไวโอไมซินเป็นสมาชิกของกลุ่มทูเบอแรคติโนไมซิน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ซึ่งเป็นกลุ่ม ยา ปฏิชีวนะ เปปไทด์ที่ไม่ใช่ไรโบโซม ที่แสดงฤทธิ์ต้านวัณโรคกลุ่มทูเบอแรคติโนไมซินเป็นส่วนประกอบสำคัญในค็อกเทลยาที่ใช้ในปัจจุบันเพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อMycobacterium tuberculosisไวโอไมซินเป็นสมาชิกตัวแรกของกลุ่มทูเบอแรคติโนไมซินที่ถูกแยกและระบุ^{[ 4 ]} และถูกนำมาใช้รักษาวัณโรคจนกระทั่งถูกแทนที่ด้วย แคปรีโอไมซินซึ่งมีพิษน้อยกว่าแต่มีโครงสร้างที่เกี่ยวข้องทูเบอแรคติโนไมซินมีเป้าหมายที่ไรโบโซมของแบคทีเรีย โดยจับกับ RNA และขัดขวางการสังเคราะห์โปรตีนของแบคทีเรียและรูปแบบบางอย่างของการตัดต่อ RNA ไวโอไมซินผลิตโดยแอคติโนไมซีต Streptomyces puniceus ^{[ 5 ]}

กลุ่มยีนสำหรับไวโอมัยซินได้รับการจัดลำดับจากStreptomyces sp.สายพันธุ์ ATCC 11861 ^{[ 6 ]} Streptomyces vinaceus ^{[ 7 ]}และจากStreptomyces lividans 1326 ^{[ 4 ]}ประกอบด้วยรหัสเพนตาเปปไทด์แบบวงจรตรงกลางที่ประกอบขึ้นจากเอนไซม์สังเคราะห์เปปไทด์ที่ไม่ใช่ไรโบโซม (NRPS) NRPS ประกอบด้วยโปรตีน 4 ชนิด ได้แก่ VioA, VioF, VioI และ VioG โปรตีนเหล่านี้จะควบแน่นและสร้างวงจรโมเลกุลของL -2,3-ไดอะมิโนโพรพิโอเนต ( L -Dap) สองโมเลกุล โมเลกุลของL-เซอรีน ( L -Ser) สองโมเลกุล และโมเลกุลของ ( 2S ,3R ) -แคปรีโอไมซิดีน ( L -Cam) หนึ่งโมเลกุล หลังจากสร้างวงจรแล้ว VioJ จะเร่งปฏิกิริยา α,β-desaturation ของโครงสร้างเบื้องต้นนี้ มีการเสนอว่ากลุ่มยีนไวโอไมซินประกอบด้วยดีเอ็นเอ ต่อเนื่องขนาด 36.3 กิโล เบส ที่เข้ารหัสกรอบการอ่านแบบเปิด (ORF) จำนวน 20 กรอบ ^{[ 6 ]}ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ทางชีวภาพ การควบคุม และการเปิดใช้งานไวโอไมซินในที่สุด นอกจาก ORF เหล่านี้แล้ว โครงสร้างยังประกอบด้วยยีนต้านทาน vph ต่อไปนี้เป็นบทสรุปของ ORF และหน้าที่ของพวกมัน

การสังเคราะห์โครงสร้างหลัก

ต่อไปนี้เป็นการสังเคราะห์ทางชีวภาพของไวโอมัยซินที่เสนอโดยใช้การสังเคราะห์เปปไทด์ที่เร่งปฏิกิริยาโดย NRPS มีโมดูลห้าโมดูลสำหรับการสังเคราะห์เพนตาเปปไทด์แบบวงจร รวมถึงโมดูลหนึ่งที่ขาดโดเมนอะดีนิเลชัน (A) ดังนั้นจึงมีการเสนอว่าโดเมน A อื่นๆ หนึ่งโดเมนทำหน้าที่สองครั้ง นอกจากนี้ หน่วยย่อยของ NRPS ไม่น่าจะทำงานตามลำดับที่ยีน ของพวกมัน เรียงตัวกัน ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการสังเคราะห์ไวโอมัยซินที่แตกต่างจากกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ที่เร่งปฏิกิริยาโดย NRPS ทั่วไป^{[ 4 ]}ส่วนประกอบของ NRPS ทำงานตามลำดับ VioA→VioI→VioF→VioG เพื่ออธิบายการรวม β-ureidoalanine (β-Uda) โดเมน A แรกของ VioA สร้างตัวกลาง L-Dap-PCP บนโดเมน PCP แรก ในขณะเดียวกัน โดเมน A ที่สองของ VioA จะโหลด L-Ser ลงบนโดเมน PCP ที่สอง เช่นเดียวกับ PCP ของ VioI การกระตุ้น β-Uda เกิดขึ้นผ่านทาง VioF และ VioG จะรวมเอาL -Cam เข้าไปด้วย

หลังการแก้ไข

หลังจากเกิด α,β-desaturation โดย VioJ แล้ว โครงสร้างวงแหวนเบื้องต้นจะมีการเปลี่ยนแปลง 3 อย่าง ได้แก่ การเติมหมู่ไฮดรอกซิลที่ C-6 ในโครงสร้างโดย VioQ การเติมหมู่ N -acyl ให้กับหมู่ α-amino โดยใช้ β-lysine, VioO และ VioM และการเติมหมู่คาร์บาโมอิลให้กับหมู่ β-amino ทำให้เกิด β-ureidoalanine (β-Uda) โดย VioL ซึ่งเป็นโฮโมล็อกของคาร์บาโมอิลทรานสเฟอเรส