コバラミン依存性ラジカルS-アデノシルメチオニン酵素によるシストバクチド合成における反復メチル化の構造的基盤

科学分野:

• 生化学
• 構造生物学
• 天然物化学

背景:

• シストバクチドはDNAジャイレースを標的とする強力な抗菌剤である。
• それらの構造は、活性に不可欠な多様なアルコキシ基を持つパラ-アミノ安息香酸部分を特徴とする。
• これらのアルコキシ基は、S-アデノシルメチオニン（SAM）を利用するコバラミン（Cbl）依存性酵素CysSによって触媒される反復メチル化によって形成される。

研究 の 目的:

• コブ(I)アラミンメチル化および反復基質メチル化の両方を触媒するCysSのメカニズムを解明すること。
• CysSが逐次メチル化反応中に基質および生成物をどのように収容するかを理解すること。
• 極性SN2およびラジカルプロセスを含むCysSの二重触媒活性の構造的基盤を調査すること。

主な方法:

• Corallococcus sp. CA054B由来のCysS相同体のX線結晶構造解析。
• メトキシ基およびエトキシ基含有基質の存在下での構造決定。
• 基質非存在下での構造決定。

主要な成果:

• 構造により、CysSが反復O-アルキル化中に基質および生成物をどのように結合するかが明らかになった。
• 基質非存在構造は、コブ(I)アラミンメチル化を促進するSAM結合における構造変化を示す。
• この酵素は、極性SN2およびラジカル機構を含む異なる触媒ステップに対応する。

結論:

• CysSは、コブ(I)アラミンメチル化と反復基質メチル化の両方を促進するために、異なる構造コンフォメーションを採用する。
• CysSメカニズムの理解は、複雑な天然生成物の生合成に関する洞察を提供する。
• 構造データは、DNAジャイレースを標的とする新規抗菌剤の設計に役立つ可能性がある。