組み立てラインのポリケチド合成モジュールの触媒形状のマッピング

Dillon P Cogan¹, Kaiming Zhang^2,3, Xiuyuan Li¹

¹Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA.

Science (New York, N.Y.)

|November 4, 2021

まとめ

6-デオキシエトリトロノリドB合成酵素 (DEBS) のようなアセンブリライン酵素は,活性部位を通して基板をチャネルする. Cryo-EMはDEBSモジュール1の構造を明らかにし, 基板チャネリングと新しい"ターンスティル"ゲートメカニズムを説明します.

科学分野:

生物化学
構造生物学
酵素学

背景:

組み立てラインポリケチド合成酵素 (PKS) は,複雑なポリケチド天然産物の合成を担当する大型酵素複合体である.
これらの酵素はモジュール型の組織を用いており,各モジュールは連続して基質を処理する複数の活性部位を含んでいる.
PKS内の基板チャネリングのメカニズムを理解することは,新しい化合物を設計するのに不可欠です.

研究の目的:

ポリケチド合成における基板チャネリングの構造的基礎を解明する.
高解像度冷凍電子顕微鏡を用いて,6-デオキシエートロノリドB合成酵素 (DEBS) モジュール1のメカニズムを調査する.
アクティブサイトゲーティングと基板移転を担当する構造的特徴を特徴づける.

主な方法:

高解像度冷凍電子顕微鏡 (cryo-EM) を使って,DEBSモジュール1の構造を決定した.
健全なモジュールと製品に縛られた状態を含む複数の構造状態が分析されました.
分析は,チャネリングを理解するためにドメイン対ドメインのインターフェースと構造的非対称性に焦点を当てました.

主要な成果:

DEBSモジュール1の3. 2から4. 3アングストロムの解像度の冷凍-EM構造が得られた.
基板チャネリングにとって重要なドメインとドメインのインターフェースが特定されました.
予期せぬモジュールの非対称性とアクティブサイトゲーティングのための"ターンスティル"メカニズムが製品に縛られた状態で明らかにされました.

結論:

この研究は,組み立てラインのポリケチド合成体における基板チャネリングの構造モデルを提供する.
この発見は,PKS機能におけるモジュールアシンメトリーとダイナミックゲートメカニズムの重要性を強調しています.
この構造的な洞察は,新しいポリケチド合成のための工学的PKSの合理的な設計を可能にします.

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