Descubrimiento, estructura y mecanismo de una ciclase de sesquiterpeno de clase II

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biología Molecular
• Enzimología
• Biosíntesis de productos naturales

Sus antecedentes:

• Las ciclases de terpeno (TC) son enzimas cruciales en la síntesis de diversos productos naturales de terpeno.
• Los TC de clase I están bien caracterizados, pero los TC de clase II siguen siendo menos comprendidos mecánicamente.
• Los TC de clase II juegan un papel importante en el metabolismo secundario bacteriano.

Objetivo del estudio:

• Descubrir y caracterizar estructuralmente las nuevas ciclas de sesquiterpenos de clase II (STC) de Streptomyces.
• Aclarar el mecanismo de acción de estos STC de clase II recién identificados.
• Proporcionar información sobre la enzimología de los TC de clase II para futuras aplicaciones de ingeniería.

Principales métodos:

• Minería del genoma para identificar posibles STC de clase II en especies de Streptomyces.
• Cristalografía de rayos X para determinar estructuras de alta resolución de STC en complejo con sustratos y cofactores.
• Ensayos bioquímicos para analizar la actividad y el mecanismo de las enzimas.

Principales resultados:

• Descubrimiento de dos nuevos STC de clase II, las drimenil difosfatas (DMS), de Streptomyces, que exhiben una arquitectura de β,γ-didominio.
• La caracterización estructural reveló un mecanismo de ajuste inducido y un modo de unión de Mg2+ sin precedentes en SsDMS.
• Estos hallazgos proporcionan las primeras ideas mecanicistas detalladas sobre la enzimología canónica de la clase II TC.

Conclusiones:

• Este estudio caracterizó con éxito los nuevos TC de clase II, expandiendo la diversidad conocida de estas enzimas.
• El mecanismo de ajuste inducido aclarado y el modo de unión Mg2+ resuelven cuestiones clave en la enzimología de la TC de clase II.
• Los hallazgos apoyan la exploración continua de las TC bacterianas y ofrecen una base para los avances de la ingeniería y la biología sintética de las TC.