La ingeniería y la computación del sustrato de Darobactin muestran una estabilidad radical que gobierna el éter...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología Química
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• Darobactin A es un antibiótico selectivo Gram-negativo con una estructura ciclica fusionada única.
• Se dirige a la proteína de la membrana externa BamA, crucial para la supervivencia bacteriana.
• La Darobactina es un péptido sintetizado ribosomalmente y modificado post-traduccionalmente (RiPP) producido por la enzima DarE dependiente del radical S-adenosil metionina (rSAM).

Objetivo del estudio:

• Para analizar la tolerancia del sustrato de la enzima rSAM DarE.
• Aclarar los principios catalíticos que rigen la formación de enlaces cruzados de éter y C-C en la biosíntesis de la darobactina.
• Comprender los requisitos estructurales para el compromiso de BamA de alta afinidad por variantes de darobactina.

Principales métodos:

• Modificación enzimática de los precursores de la darobactina utilizando DarE para generar variantes.
• Caracterización de las nuevas variantes de darobactina, incluidas W3Y y K5F.
• Modelado mecánico cuántico y acoplamiento molecular para investigar mecanismos de reacción e interacciones de unión.
• Análisis mutacional y predicciones estructurales de proteínas para identificar los determinantes de unión al sustrato.

Principales resultados:

• DarE demostró una amplia tolerancia al sustrato, instalando el éter y los enlaces cruzados C-C de forma independiente y en varias posiciones.
• Se produjeron cincuenta y una variantes enzimáticamente modificadas de darobactina, incluidas nuevas estructuras como la darobactina W3Y y K5F.
• El análisis computacional reveló que la estabilidad radical influye en la formación de éter, y las conectividades indólicas específicas se correlacionan con los enlaces cruzados éter (Trp-C7) y C-C (Trp-C6).
• Los datos experimentales y computacionales apoyaron un mecanismo DarE propuesto e identificaron residuos de sustrato clave para la participación de la enzima.

Conclusiones:

• DarE exhibe una notable flexibilidad para catalizar el éter y los enlaces cruzados C-C, lo que permite una extensa ingeniería de andamios.
• Comprender el mecanismo catalítico de DarE proporciona información sobre la catálisis de la enzima SAM radical.
• El estudio identificó características estructurales críticas para la interacción de BamA, informando el desarrollo futuro de antibióticos.