Bases moleculares para las etapas finales del reordenamiento oxidativo en la biosíntesis de Chartreusin

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y biosíntesis de productos naturales
• Enzimología y estructura de las proteínas
• Biología Química

Sus antecedentes:

• Las reorganizaciones oxidativas son vitales para generar diversidad estructural y bioactividad en productos naturales sintetizados por poliquetasas de tipo II (PKS).
• La chartreusina (1), un potente agente antitumoral, presenta una aglicona bilactónica aromática pentacíclica única que se origina en una vía PKS de tipo II.

Objetivo del estudio:

• Identificar y caracterizar la enzima responsable de la formación final del anillo α-pirona en la biosíntesis de la chartreusina.
• Para aclarar el mecanismo molecular de la reorganización oxidativa catalizada por esta nueva enzima.

Principales métodos:

• Caracterización bioquímica de la dioxigenasa ChaP y sus homólogos.
• Cristalografía de rayos X para determinar las estructuras tridimensionales de ChaP y enzimas relacionadas.
• Estudios de acoplamiento computacional y mutagénesis dirigida al sitio para investigar las interacciones enzima-sustrato y los mecanismos catalíticos.

Principales resultados:

• Se identificó una dioxigenasa sin precedentes, ChaP, como el catalizador para la formación del anillo terminal de α-pirona en la biosíntesis de chartreusin, utilizando oxígeno activado por flavina.
• Los estudios estructurales y mecanicistas revelaron un nuevo reordenamiento oxidativo que involucra dos escisiones secuenciales de enlaces C-C seguidas de lactonización.
• ChaP representa una nueva clase dentro de la superfamilia de enzimas de quelato de oxígeno (VOC), que utiliza exclusivamente oxígeno activado por flavina sin sitios intrínsecos de unión a la flavina.

Conclusiones:

• El ChaP cataliza un reordenamiento oxidativo único esencial para la estructura compleja de la chartreusina y probablemente su actividad biológica.
• El descubrimiento de ChaP amplía el repertorio conocido de dioxigenasas y destaca nuevos mecanismos en la activación de oxígeno dependiente de la flavina.
• Este trabajo proporciona una base molecular para comprender la biosíntesis compleja de productos naturales y abre caminos para la ingeniería enzimática.