导体异黄形成的PsPTS2:3D结构,立体化学和动力特征比较与在豆中形成甲的PsPTS1同类物

科学领域:

• 生物化学和分子生物学
• 植物科学和植物化学
• 酶学和蛋白质工程 酶学和蛋白质工程

背景情况:

• 豆植物素 (-) - 马卡因和 (+) - 皮萨丁表现出相反的C6a/C11a配置,这是一个以前无法解释的生物合成途径.
• 导体蛋白 (DPs) 参与植物防御化合物生物合成,但它们的立体选择机制尚不清楚.
• 了解植物素生产中的立体化学控制对于植物防御机制和潜在的农业应用至关重要.

研究的目的:

• 研究豆导向蛋白PsPTS2在转化7,2'-二基-4',5'-甲基二氧化-4- (DMDI) 立体异构体中的立体选择性.
• 阐明DPs在植物素中产生明显的立体化学配置的机制.
• 基于异黄代谢物概况,探索其他植物物种中DP同类物质的潜在存在.

主要方法:

• 使用核磁共振 (NMR) 光谱学,电子圆形二元化 (ECD) 和分子轨道 (MO) 分析确定立体同位素配置.
• 使用纯化豆导向蛋白 (PsPTS1和PsPTS2) 与各种DMDI和相关的异黄黄-4-ol基质进行酶转化试验.
• 计算方法包括对接模拟来分析基质-蛋白相互作用和结合方向.

主要成果:

• PsPTS2表现出高度的立体选择性,将cis-(3R,4R) -DMDI转化为7,2'-dihydroxy-4',5'-methylenedioxyisoflav-3-ene (DMDIF),效率比trans-(3R,4S) -同位素高20倍.
• 在4R配置基质中的β-轴基导向增强了其离开组的能力,促进了甲基 (QM) 生成,这是反应的关键步骤.
• PsPTS1显著偏爱cis-(3R,4R) -DMDI而不是cis-(3R,4R) -DMI用于 (-) -maackiain生产,并且也从trans-(3S,4R) -DMDI慢慢产生 (+) -maackiain.

结论:

• 通过不同的基质结合和QM中间处理,PsPTS2和PsPTS1能够在 (+) - 皮萨丁和 (-) - 马卡基因中实现C6a和C11a的差异化配置.
• 立体化学结果取决于基质的基基导向及其与DP活性部位内的特定氨基酸残留物 (例如Asp51) 的相互作用.
• 在甘和Bolusanthus speciosus中发现的DMIF表明,在其他豆类中可能存在DP同类物,参与类似的生物合成途径.