M. tuberculosis produziert drei Haupttypen von Mykolsäuren: Alpha-, Methoxy- und Ketosäuren. Alpha-Mykolsäuren machen mindestens 70 % der Mykolsäuren des Organismus aus und enthalten mehrere Cyclopropanringe. Methoxy-Mykolsäuren, die mehrere Methoxygruppen enthalten, machen zwischen 10 und 15 % der Mykolsäuren im Organismus aus. Die restlichen 10 bis 15 % der Mykolsäuren sind Keto-Mykolsäuren, die mehrere Ketongruppen enthalten.
Mykolsäuren verleihen M. tuberculosis einzigartige Eigenschaften, die einer medizinischen Behandlung trotzen. Sie machen den Organismus widerstandsfähiger gegen chemische Schäden und Austrocknung und schränken die Wirksamkeit von hydrophilen Antibiotika und Bioziden ein. Mykolsäuren ermöglichen es dem Bakterium auch, im Inneren von Makrophagen zu wachsen und sich so effektiv vor dem Immunsystem des Wirts zu verstecken. Die Mykolat-Biosynthese ist entscheidend für das Überleben und die Pathogenese von M. tuberculosis. Der Syntheseweg und die Enzyme wurden im Detail aufgeklärt und beschrieben. Es sind fünf verschiedene Stadien beteiligt. Diese wurden wie folgt zusammengefasst:
- Synthese der gesättigten geradkettigen C26-Fettsäuren durch das Enzym Fettsäure-Synthase-I (FAS-I), um den α-Alkylzweig der Mykolsäuren bereitzustellen;
- Synthese der C56-Fettsäuren durch FAS-II, das das Meromykolat-Grundgerüst bereitstellt;
- Einfügung funktioneller Gruppen in die Meromykolatkette durch zahlreiche Cyclopropan-Synthasen;
- Kondensationsreaktion, katalysiert durch die Polyketidsynthase Pks13 zwischen der α-Verzweigung und der Meromykolatkette vor einer abschließenden Reduktion durch das Enzym Corynebacterineae-Mykolatreduktase A (CmrA) zur Erzeugung der Mykolsäure; und
- Übertragung von Mykolsäuren auf Arabinogalactan und andere Akzeptoren wie Trehalose über den Antigen-85-Komplex
Die Fettsäure-Synthase-I- und Fettsäure-Synthase-II-Wege, die Mykolsäuren produzieren, sind durch das Beta-Ketoacyl-(Acyl-Trägerprotein)-Synthase-III-Enzym verbunden, das oft als mtFabH bezeichnet wird. Neuartige Inhibitoren dieses Enzyms könnten möglicherweise als therapeutische Wirkstoffe eingesetzt werden.
Die Mykolsäuren zeigen interessante entzündungshemmende Eigenschaften. Eine deutliche tolerogene Reaktion wurde durch natürliche Mykolsäuren bei experimentellem Asthma gefördert. Die natürlichen Extrakte sind jedoch chemisch heterogen und entzündlich. Durch organische Synthese konnten die verschiedenen Homologe aus der natürlichen Mischung in reiner Form gewonnen und auf ihre biologische Aktivität getestet werden. Eine Unterklasse erwies sich als sehr guter Unterdrücker von Asthma, und zwar durch eine völlig neue Wirkungsweise. Diese Verbindungen werden nun weiter untersucht. Eine zweite Unterklasse löste eine zelluläre Immunantwort (Th1 und Th17) aus, so dass derzeit Studien laufen, um diese Unterklasse als Adjuvans für Impfungen zu verwenden.
Die genaue Struktur der Mykolsäuren scheint eng mit der Virulenz des Organismus verbunden zu sein, da eine Veränderung der funktionellen Gruppen des Moleküls zu einer Abschwächung des Wachstums in vivo führen kann. Außerdem weisen Personen mit Mutationen in Genen, die für die Mykolsäuresynthese verantwortlich sind, einen veränderten Wortlaut auf.