【PNAS】自由基SAM酶SuiB的催化循环中捕获交联赖氨酸-色氨酸自由基

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on style="white-space: normal; text-indent: 2em;">在57万余个{attr}3106{/attr}S-腺苷甲硫氨酸（rSAM）酶超家族成员中，超过四分之一的酶具有C末端延伸，称为SPASM和twitch结构域，用于结合辅助Fe-S簇。SPASM rSAM酶SuiB参与人和哺乳动物微生物群链球菌核糖体肽天然产物的生物合成。在此前的研究中，已对SPASM rSAM酶SuiB进行了功能和结构表征，SuiB催化其底物肽SuiA，在Lys2和Trp6的侧链之间形成不寻常的碳-碳键。先前关于SuiB的研究表明，Lys–Trp偶联是通过自由基亲电芳香取代（rEAS）形成的，其中一个辅助[4Fe-4S]簇（AuxI）结合在SuiB的SPASM结构域中，在转换过程中进行氧化反应。尽管165000多种rSAM酶中普遍存在辅助簇，但尚未有报道研究其催化作用的直接证据。

图片来源：PNAS

 

近期，University of California, Davis的R. David Britt组和Princeton University 的Mohammad R. Seyedsayamdost组合作，使用电子顺磁共振光谱（EPR）解析SuiB的催化机制。该研究揭示了AuxI簇的底物依赖性氧化还原电位调节，将其限制在氧化状态[4Fe-4S]2+，该状态在催化中是活跃状态。

随后，该研究进一步对偶联Lys–Trp自由基(Lys–Trp•)以及有机金属Ω中间体捕获表征，这种从未报道的Lys–Trp自由基为推测的rEAS机制提供了有力的支持。

图片来源：PNAS

 

最后，通过EPR光谱观察氧化还原调谐的[4Fe-4S]2+AuxI簇对Lys–Trp•中间体进行氧化。总之，该发现为SPASM结构域辅助簇的作用提供了直接证据，并巩固了rEAS作为rSAM酶催化碳-碳键形成反应的机制范例。

图片来源：PNAS

 

参考文献：Trapping a cross-linked lysine–tryptophan radical in the catalytic cycle of the radical SAM enzyme SuiB

PNAS 2021 Vol. 118 No. 21 e2101571118

原文作者：Aidin R. Balo, Alessio Caruso, Lizhi Tao, Dean J. Tantillo, Mohammad R. Seyedsayamdost, and R. David Britta


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