Selección de sustrato extensor de expansión para la biosíntesis de policetidos no naturales por intercambio de...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología sintética
• Enzimología

Sus antecedentes:

• Las poliquetases modulares (PKS) son cruciales para la síntesis de diversos productos naturales de poliquetas.
• Los módulos PKS generalmente incorporan malonilo-CoA o metilmalonilo-CoA, pero la diversidad natural surge de varios análogos de malonilo-CoA.
• Los dominios de aciltransferasa (AT) dictan la especificidad del sustrato extensor dentro de los módulos PKS.

Objetivo del estudio:

• Diseñar módulos PKS para alterar la especificidad del sustrato del extensor mediante el intercambio de dominios AT.
• Explorar la biosíntesis de nuevos policetidos utilizando PKS diseñados y diversos sustratos extensores.
• Desarrollar un método computacional para predecir el rango de sustrato AT.

Principales métodos:

• Intercambió dominios de aciltransferasa (AT) en las poliquetases modulares (PKS) para alterar la especificidad del sustrato extensor.
• Reacciones de biosíntesis de policetida realizadas in vitro utilizando PKS de tipo salvaje y de ingeniería con 14 sustratos extensores diferentes.
• Desarrolló un flujo de trabajo computacional para predecir el rango de sustrato AT basado en volúmenes de sitio activos.

Principales resultados:

• Se generaron 13 policetidos estructuralmente distintos, incluidos varios compuestos nuevos, a partir de aproximadamente 200 reacciones in vitro.
• Las PKS diseñadas produjeron policetidas objetivo más de 100 veces más en algunos casos en comparación con la PKS de tipo salvaje.
• Los dominios AT inusuales incorporaron preferentemente sustratos extensores raros de tamaño similar o ligeramente más grandes que los sustratos naturales, en lugar de malonilo-CoA o metilmalonilo-CoA.

Conclusiones:

• El intercambio de dominio de aciltransferasa (AT) es una estrategia viable para la ingeniería de PKS para producir nuevos policetidos in vitro.
• La comprensión de la especificidad del sustrato de los dominios AT raros amplía la caja de herramientas para la biosíntesis de policetidos.
• El flujo de trabajo computacional desarrollado ayuda a seleccionar los dominios AT apropiados para la ingeniería PKS y la síntesis química novedosa.