Chem. Asian. J. :匹马霉素硫酯酶催化6元半缩酮小环和26元内酯大环串联环化反应

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硫酯酶是生物合成I型PKS酶系中控制抗生素母核释放的关键模块。通过分子对接和分子动力学模拟发现,在匹马霉素生物合成中含有6元半缩酮小环的酰基化酶复合物的26元大环环化预反应态明显优于不含半缩酮小环的原型酰基化酶复合物。对MD轨迹分析发现,pimTE硫酯酶的天冬氨酸残基D179与底物酰基化酶中的线性底物发夹型折叠的U弯头相互接触,疑似具有催化半缩醛环化的功能。进一步在Theozyme最简化理论酶DFT模型计算表明,酸性氨基酸残基的确具有协助匹马霉素的半缩醛环化的活性。此外,分子动力学模拟表明,当形成半缩酮小环时发夹形构象底物U弯头周围的氢键网络发生了显著变化。特别的是,R手性半缩酮中间体不仅被D179残基催化,而且还推动发夹结构扭曲到26元内酯化的预反应态;相比之下,S手性半缩酮的形成不太可能得到D179残基的帮助,而且发夹扭曲的方向也与大环预反应态相反。上述研究结果表明,pimTE可能是一种双功能酶,它可以在匹马霉素生物合成的主链释放过程中协同催化6元半缩酮小环和26元内酯大环串联环化反应。值得注意的是,TE酶序列比对发现产物含半缩酮小环的硫酯酶底物通道口大都具有保守性的酸性氨基酸残基,说明硫酯酶的串联环化双功能在PKS生物合成中极可能是一个普遍的现象。



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文信息

Theoretical Studies of Mutual Effects between 6-m-r Hemiketalization and 26-m-r Lactonization in Pimaricin Thioesterase

Chuchu Jiang, Dr. Yucong Zhou, Wentao Tao, Shunjia Ji, Yong Mao, Dr. Ting Shi, Prof. Jianting Zheng, Prof Linquan Bai, Prof. Yi-Lei Zhao


Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202201229




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