ポリケチド二重結合バイオシンセシス. ピクロミシン/メチミシンポリケチド合成酵素のデヒドラターゼを含むモジュール2のメカニズム分析
Jiaquan Wu1, Toby J Zaleski, Chiara Valenzano
1Department of Chemistry, Box H, Brown University, Providence, Rhode Island 02912-9108, USA.
Journal of the American Chemical Society
|December 8, 2005
まとめ
この研究は,ピクロミシン/メチミシン合成酵素 (PICS) モジュール2におけるポリケチド鎖延長サイクルを明らかにしています. 研究者らは,主要な中間物質の構造を決定し,マクロリド抗生物質のバイオシンセシスにおけるデヒドラテーズとケトレデクトーゼドメインの役割を明らかにした.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- 分子生物学は分子生物学である.
- 有機化学 オーガニック・ケミストリー
背景:
- ピクロミシン/メチミシン合成酵素 (PICS) は,マクロリド抗生物質前駆体生物合成に不可欠なモジュラーポリケチド合成酵素 (PKS) である.
- 脱水酵素 (DH) ドメインを含むPICSモジュール2は,マロニル-CoAを用いて不飽和のトリケチド中間物質を形成する.
- PKSの触媒メカニズムを理解することは,新しい生物活性化合物を設計するために不可欠です.
研究 の 目的:
- 再結合PICSモジュール2+TEの触媒活性と基板特異性を特徴付ける.
- PICSモジュール2によって形成されるポリケチド中間物質のステレオ化学と構造を決定する.
- PKSの触媒サイクルにおける脱水酵素 (DH) とケトレデクタゼ (KR) ドメインの役割を解明する.
主な方法:
- エシェリキア大腸菌における再結合PICSモジュール2+TEの発現と浄化.
- マロニル-CoAと特定のダイケチド基板 (SNAC誘導体) を用いた酵素分析.
- 構造とステレオ化学を決定するために,質量スペクトロメトリとNMRを使用して反応製品の分析.
- 機能分析のためのDHとKRドメインの無活性化のためのサイト指向型変異.
主要な成果:
- PICSモジュール2+TEは,トリケチド酸とトリケチドラクトンの混合物を生成し,ラクトンは競合するチオエステラーゼ触媒によるサイクリングによって形成された.
- この酵素は,抗同位体よりもシンディケチド-SNAC基板を強く好むことを示した.
- DHドメインの無活性化により,トリケチドラクトンのみが生成され,KRの無活性化により,未縮小ケトラクトンが生成された.
結論:
- この研究では,DHを含むPKSモジュールの延長サイクルにおける中間物質の構造とステレオ化学を確立しています.
- 発見は,KRとDHドメインの両方で,ステレオ化学的制御のための活性部位残留物の重要な役割を確認しています.
- この結果は,ポリケチド生物合成経路と合成生物学の応用の可能性に関する根本的な洞察を提供します.
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