モジュール式ポリケチド合成体内のアシルトランスフェラーゼドメイン交換による非自然なポリケチド生物合成のための拡張エクステンダー基板選択

科学分野:

• 生物化学
• 合成生物学
• 酵素学

背景:

• モジュラーポリケチド合成酵素 (PKS) は,多様なポリケチド天然物質の合成に不可欠である.
• PKSモジュールは通常,マロニル-CoAまたはメチルマロニル-CoAを組み込みますが,様々なマロニル-CoAアナログから自然多様性が生まれます.
• アシルトランスフェラーゼ (AT) ドメインは,PKSモジュール内の拡張子基板特異性を決定する.

研究 の 目的:

• 拡張器の基板特異性を変更するためにPKSモジュールを設計する.ATドメインを交換する.
• エンジニアリングされたPKSと多様な拡張子基板を使用して,新しいポリケチドの生物合成を調査する.
• AT基板の範囲を予測するための計算方法を開発する.

主な方法:

• 拡張子基板特異性を変化させるため,モジュラーポリケチド合成体 (PKSs) でアシルトランスファーゼ (AT) ドメインを交換した.
• 14種類の拡張子基板を用いた野生型および人工PKSを用いた in vitroポリケチド生物合成反応を実施した.
• アクティブサイトボリュームに基づいてAT基板の範囲を予測する計算ワークフローを開発しました.

主要な成果:

• 約200の in vitro 反応から,いくつかの新しい化合物を含む,構造的に異なる13のポリケチドを生成した.
• 設計されたPKSは,野生型PKSと比較して100倍以上の標的ポリケチドを生成しました.
• 珍しいATドメインは,マロニル-CoAまたはメチルマロニル-CoAではなく,自然基板に似たサイズまたはわずかに大きい希少な拡張基板を組み込んだ.

結論:

• アチルトランスフェラーゼ (AT) ドメイン交換は,PKSを設計して新しいポリケチドを in vitro で生成するための実行可能な戦略です.
• 希少なATドメインの基板特異性を理解することで,ポリケチド生物合成のツールボックスが拡張されます.
• 開発されたコンピューティングワークフローは,PKSエンジニアリングと新しい化学合成のための適切なATドメインを選択するのに役立ちます.