不自然なペンタケチドのフルモジュール処理によるピクロミシン経路におけるチオエステラーゼのボトルネックの特定
Douglas A Hansen1, Aaron A Koch1, David H Sherman1
1Life Sciences Institute, ‡Department of Medicinal Chemistry, §Cancer Biology Graduate Program, ⊥Department of Chemistry, and ∥Department of Microbiology & Immunology, University of Michigan , Ann Arbor, Michigan 48109, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 25, 2017
まとめ
新しい化合物のためのポリケチド合成酵素 (PKS) の設計は,未知のボトルネックのためにしばしば失敗する. この研究は,ピクロミシンPKSにおけるチオエステラス (TE) ドメインを基質の柔軟性を制限する重要なゲートキーパーとして特定した.
科学分野:
- 生物化学
- 合成生物学
- 自然製品合成
背景:
- モジュラー型Iポリケチド合成酵素 (PKS) は,天然製品の生合成に不可欠である.
- 新しいアナログのためのPKSのエンジニアリングは,しばしば収量減少または不活性な経路につながります.
- エンジニアリング PKS の生産が損なわれるメカニズム的な理由は,未確認の速度制限ドメインのため,しばしば不明である.
研究 の 目的:
- PikAIII-TEモジュールの基質耐性とゲートキーピングの役割をインビトロで調査する.
- エンジニアリングされたポリケチド経路における収量減衰のメカニズム的基礎を解明する.
- チオエステラス (TE) ドメインの基板の柔軟性とステレオ選択性を探求する.
主な方法:
- 改変したピクロミシン (Pik) ペンタケチドとヘクサケチドの合成とインビトロ測定
- PikAIII-TEモジュールによる断片化およびエピメリ化基質の処理効率の分析.
- サブストラット加工の制限を理解するためにシャント製品の分離と識別.
- エピメリ化ヘクサケチドを使用した切除されたTEドメインの基板ステレオ選択性の直接評価.
主要な成果:
- PikAIII-TEモジュールは,効率が異なっても,エピメリ化された基板を処理しました.
- 早期に放出されたシャント製品は,ピクチオエステラゼ (TE) ドメインの基板の柔軟性が限られていることを示した.
- エピメリ化したヘクサケチドは,サイクリングではなく,水解のみが行われ, TEドメインが触媒のボトルネックであることを確認した.
- TEドメインは,非自然なヒドロキシル群構成の処理を制限する厳格な基板ステレオ選択性を示す.
結論:
- ピクAIIIモジュールのチオエステラーゼ (TE) ドメインは,非自然な基質の処理を制限するゲートキーパーとして作用します.
- 基板の柔軟性が限られ,TEドメインの厳格なステレオ選択性は,PKS経路で生産が損なわれる主な理由である.
- TEドメインの理解と設計は,新しい天然製品アナログを生成するためのPKS経路の操作に不可欠です.
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