自然发生的分子间Diels-Alderases的进化起源来自Morus alba
Qi Ding1,2, Nianxin Guo2,3,4, Lei Gao5
1School of Life Science, Tsinghua University, Beijing, 100084, China.
进化已经为Diels-Alderases (DAs) 提供了新的功能,扩大了天然产品的多样性. 这些酶是从依赖黄氨酸二核酸 (FAD) 的氧化环酶 (OCs) 进化而来的,通过特定的氨基酸替代获得了Diels-Alderase活性.
科学领域:
- 生物化学 生化学
- 酶学 是一种酶学.
- 进化生物学 进化生物学
背景情况:
- 生物合成酶进化了新的功能,增加了自然产品的结构多样性.
- 迪尔-阿尔德拉酶 (DAs) 是一种独特的酶,可催化 [4+2] 循环添加反应,对于天然产品生物合成至关重要.
- 导致DA功能的进化途径在很大程度上是未知的.
研究的目的:
- 研究涉及合成Moraceae植物二次代谢物的分子间DA的进化起源.
- 阐明从氧化环酸酶到Diels-Alderases的功能过渡的机制基础.
主要方法:
- 酶进化的比较分析.
- 关键酶的晶体结构的确定.
- 计算机建模和模拟.
- 现场指导的突变发生实验.
主要成果:
- 分子间DAs是从依赖黄氨酸二核酸 (FAD) 的氧化环酶 (OCs) 进化而来的.
- 特定的氨基酸替代 (S348L,A357L,D389E,H418R) 被确定为获得DA活性的关键.
- 这些替代物改变了基质结合模式,促进了从氧化循环转化到迪尔斯-阿尔德拉酶催化过渡.
结论:
- 这项研究为OCs的DA演变提供了机械的理解.
- 确定了进化途径和关键突变,为发现和设计新的DA铺平了道路.
- 这项研究有助于理解天然产品生物合成中的酶功能多样化.
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