Nature Chemistry:II型聚酮合酶系统催化合成机理研究

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on style="white-space: normal; font-stretch: normal; font-family: "PingFang SC"; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255); line-height: 2em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">II型聚酮合酶PKSpolyketide synthases)作为多酶复合物用于合成药物相关的次生代谢产物。这种聚酮化合物中的化学骨架结构通过含有丙二酰转酰基酶(malonyl transacylase)的最小PKS系统进行合成。


有鉴于此,慕尼黑工业大学Michael Groll、法兰克福大学Helge B. Bode报道了其中含有PKS系统的发光功能的光杆菌属(Photorhabdus luminescens)三元复合物中蒽醌生物合成。此外,作者通过X射线表征方法,通过分子模拟、诱变实验、功能性对其中反应过程进行表征,结果显示通过携带酰基的蛋白通过丙二{attr}3185{/attr}(malonylation)反应伴随着转酰酶关键结构的重排。作者发现了三元复合物中存在六肽(hexaketide)和携带酰基的蛋白、异二聚酮合成酶之间的共价连接,发现通过这种反应中间体结合在酶上,实现了对酶的转化中反应方向的控制。该小型PKS系统研究结果为从机理上理解II型聚酮合酶的作用机制、开发其在其他过程中的应用提供见解和相关经验。


本文要点


要点1. 通过对AntDE:holo-AntF结构的鉴定,发现了ACPKSα-KSβ之间的小而丰富的作用位点,其中引人注意之处在于这种相互作用通过AntDE在大肠杆菌中的表达,产生了共价连接的六肽。

要点2. 以上研究结果说明,ACP能够对holo-AntF有反应,但是由于六肽到八肽变化过程中的链增加需要克服非常高的能垒,并需要通过梭式基因机器实现该过程。同时,这种过程确定的蛋白-蛋白相互作用能够实现细菌中最小的多个PKS系统进行同时配位,并精确合成大量通用丙二酰砌块多肽。这种对多肽生物合成的理解有助于对PKS系统的调试和修饰,并将其用于其他方面的应用。



Alois Bräuer, Qiuqin Zhou, Gina L. C. Grammbitter, Maximilian Schmalhofer, Michael Rühl, Ville R. I. Kaila, Helge B. Bode* & Michael Groll*. Structural snapshots of the minimal PKS system responsible for octaketide biosynthesis, Nature Chem 2020
DOI10.1038/s41557-020-0491-7
https://www.nature.com/articles/s41557-020-0491-7


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