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C 类自由基 S-腺苷甲硫氨酸甲基转移酶 NosN 的催化机制。

The Catalytic Mechanism of the Class C Radical S-Adenosylmethionine Methyltransferase NosN.

机构信息

Department of Chemistry, Fudan University, Shanghai, 200433, China.

School of Life Sciences, Lanzhou University, Lanzhou, 730000, China.

出版信息

Angew Chem Int Ed Engl. 2017 Mar 27;56(14):3857-3861. doi: 10.1002/anie.201609948. Epub 2017 Jan 23.

DOI:10.1002/anie.201609948
PMID:28112859
Abstract

S-Adenosylmethionine (SAM) is one of the most common co-substrates in enzyme-catalyzed methylation reactions. Most SAM-dependent reactions proceed through an S 2 mechanism, whereas a subset of them involves radical intermediates for methylating non-nucleophilic substrates. Herein, we report the characterization and mechanistic investigation of NosN, a class C radical SAM methyltransferase involved in the biosynthesis of the thiopeptide antibiotic nosiheptide. We show that, in contrast to all known SAM-dependent methyltransferases, NosN does not produce S-adenosylhomocysteine (SAH) as a co-product. Instead, NosN converts SAM into 5'-methylthioadenosine as a direct methyl donor, employing a radical-based mechanism for methylation and releasing 5'-thioadenosine as a co-product. A series of biochemical and computational studies allowed us to propose a comprehensive mechanism for NosN catalysis, which represents a new paradigm for enzyme-catalyzed methylation reactions.

摘要

S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是酶促甲基化反应中最常见的共底物之一。大多数依赖 SAM 的反应通过 S 2 机制进行,而其中一部分涉及自由基中间体,用于甲基化非亲核底物。本文报道了 NosN 的表征和机制研究,NosN 是一种参与硫肽抗生素诺西肽生物合成的 C 类自由基 SAM 甲基转移酶。我们表明,与所有已知的依赖 SAM 的甲基转移酶不同,NosN 不会产生 S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)作为副产物。相反,NosN 将 SAM 转化为 5'-甲基硫代腺苷作为直接甲基供体,采用基于自由基的机制进行甲基化,并释放 5'-硫代腺苷作为副产物。一系列生化和计算研究使我们能够提出 NosN 催化的综合机制,这代表了酶促甲基化反应的新范例。

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