【ACS Catal.】硫氰酸酶催化的麦角硫因厌氧生物合成C-S键形成反应涉及卡宾中间体

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on style="white-space: normal; text-indent: 2em;">麦角硫因是产生于真菌和细菌中的巯基组氨酸衍生物。鉴于含硫天然产物广泛分布于自然界，麦角硫因的生物合成途径也非常重要。麦角硫因的好氧和厌氧生物合成途径均已有报道，然而，对其中绝大多数的生物合成细节却知之甚少。

图片来源：ACS Catal.

 

近期，波士顿大学刘平华课题组报道了在麦角硫因厌氧生物合成途径中，一种含有硫氰酸酶结构域的酶（EanB）激活组氨酸三甲基内盐的sp2 ε-C−H键，并用C−S键取代产生麦角硫因。作为EanB催化中的硫源，过硫化物Cys412是硫化反应的关键中间体。


图片来源：ACS Catal.

 

用Cys412硒化物取代EanB-Cys412过硫化物不会产生麦角硫因的硒代类似物硒酮。


图片来源：ACS Catal.

 

在氘化缓冲液中，硒代EanB催化组氨酸三甲基内盐的sp2ε-C−H键和重水的氘发生交换。

图片来源：ACS Catal.

 

量子力学/分子力学计算结果表明，该反应涉及卡宾中间体，Tyr353残基起着关键作用。

图片来源：ACS Catal.

 

并且，推测调节Tyr353的pKa会影响氘交换效率。事实上，含有3,5-二氟酪氨酸的EanB催化氘交换反应，kex是野生型EanB的10倍。

图片来源：ACS Catal.

 

综上，这些结果支持了卡宾中间体参与EanB的催化，使EanB成为少数几个涉及卡宾中间体的酶系统之一。

 

参考文献：Implications for an Imidazole-2-yl Carbene Intermediate in the Rhodanase-CatalyzedC−S Bond Formation Reaction of Anaerobic Ergothioneine Biosynthesis

ACS Catal. DOI: 10.1021/acscatal.0c04886

原文作者：Ronghai Cheng,⊥ Rui Lai,⊥ Chao Peng,⊥ Juan Lopez, Zhihong Li, Nathchar Naowarojna, KelinLi, Christina Wong, Norman Lee, Stephen A. Whelan, Lu Qiao, Mark W. Grinstaff,Jiangyun Wang, Qiang Cui,* and Pinghua Liu*


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