ピクロミシンチオエステラゼの単一の活性部位変異により,より効果的なマクロサイクリング触媒を生成する.
Aaron A Koch, Douglas A Hansen, Vikram V Shende
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Los Angeles , 607 Charles E. Young Drive East, Los Angeles, California 90095, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 25, 2017
まとめ
研究者は,触媒のボトルネックを克服するために,マクロリド生物合成の鍵となる酵素 (チオエステラーゼ) を設計した. この改変により,新しいエピメリ化マクロラクトン天然製品類の生産が可能になる.
科学分野:
- 生物化学
- 合成生物学
- 酵素工学
背景:
- 自然産物の類似体のマクロラクトニゼーションは,生物合成と合成に困難です.
- ピクロミシン (Pik) システム内のチオエステラス (TE) ドメインは,非自然基質の処理にボトルネックとして識別され,エピメリ化マクロラクトンの形成を防止しました.
研究 の 目的:
- 触媒のボトルネックを理解するために
- 基板の柔軟性と処理能力を強化したステレオ選択のPik TE変種を設計する.
- ダイアステロエーマーマクロラクトンの生成を可能にします
主な方法:
- ピーク TE活性部位内の基板の配置と形状を分析するための分子動力学シミュレーション
- PIK TEの酵素工学は,S148C変異を導入して,機能増強の変種 (TES148C) を生み出すことによって行われます.
- ワイルド型 (TEWT) と人工 TES148Cの反応機構を比較するための量子力学計算.
- ポリケチド合成モジュール (PikAIII-TE) にS148C変異の導入
主要な成果:
- 分子ダイナミクスのシミュレーションでは,エピメリ化ヘクサケチドが収納されても,基板の形状は主に非生産的であり,水解につながった.
- エンジニアリングされたTES148C変種は,非自然な,エピメリ化ヘクサケチドの反応運動と機能獲得処理の改善を示した.
- 量子力学的分析は,TES148Cの段階的な加減から,TEWTと比較してより低いエネルギーで協調したアシル置換への機械的シフトを示した.
- 変異したポリケチド合成モジュールは ダイアステロメアマクロラクトンの生成を可能にしました
結論:
- エンジニアリングされた TES148Cの変種は,反応機構を変えることで,非自然な基質の効率的な処理を可能にすることで,触媒のボトルネックを克服します.
- この研究は,天然製品の生物合成における酵素特異性と柔軟性を設計する成功戦略を示しています.
- この研究は,潜在的な治療用途を持つ新しいマクロラクトンアナログの生産のための基礎を提供します.


