Suppr超能文献

用于催化普雷迪霉素生物合成后修饰步骤中特异性甲基化的 O-甲基转移酶的功能表征。

Functional characterization of O-methyltransferases used to catalyse site-specific methylation in the post-tailoring steps of pradimicin biosynthesis.

机构信息

Department of Biotechnology, Korea University Graduate School, Seoul, Korea.

Center for Eco-friendly New Materials, Korea Research Institute of Chemical Technology, Daejeon, Korea.

出版信息

J Appl Microbiol. 2018 Jan;124(1):144-154. doi: 10.1111/jam.13619. Epub 2017 Dec 11.

Abstract

AIMS

To identify the roles of the two O-methyltransferase homologous genes pdmF and pdmT in the pradimicin biosynthetic gene cluster of Actinomadura hibisca P157-2.

METHODS AND RESULTS

Pradimicins are pentangular polyphenol antibiotics synthesized by bacterial type II polyketide synthases (PKSs) and tailoring enzymes. Pradimicins are naturally derivatized by combinatorial O-methylation at two positions (i.e., 7-OH and 11-OH) of the benzo[α]naphthacenequinone structure. PdmF and PdmT null mutants (PFKO and PTKO) were generated. PFKO produced the 11-O-demethyl shunt metabolites 11-O-demethylpradimicinone II (1), 11-O-demethyl-7-methoxypradimicinone II (2), 11-O-demethylpradimicinone I (3) and 11-O-demethylpradimicin A (4), while PTKO generated the 7-O-demethyl derivatives pradimicinone II (5) and 7-hydroxypradimicin A (6). Pradimicinones 1, 2, 3, and 5 were fed to a heterologous host Escherichia coli harbouring expression plasmid pET-22b::pdmF or pET-28a::pdmT. PdmF catalysed 11-O-methylation of pradimicinones 1, 2, and 3 regardless of O-methylation at the C-7 position, while PdmT was unable to catalyse 7-O-methylation when the C-11 hydroxyl group was methylated (5).

CONCLUSIONS

PdmF and PdmT were involved in 11-O- and 7-O-methylations of the benzo[α]naphthacenequinone moiety of pradimicin, respectively. Methylation of the C-7 hydroxyl group precedes methylation of the C-11 hydroxyl group in pradimicin biosynthesis.

SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY

This is the first reported demonstration of the functions of PdmF and PdmT for regiospecific O-methylation, which contributes to better understanding of the post-PKS modifications in pradimicin biosynthesis as well as to rational engineering of the pradimicin biosynthetic machinery.

摘要

目的

鉴定 Actinomadura hibisca P157-2 中普拉迪霉素生物合成基因簇中两个 O-甲基转移酶同源基因 pdmF 和 pdmT 的作用。

方法与结果

普拉迪霉素是由细菌型 II 聚酮合酶(PKS)和修饰酶合成的五角形多酚抗生素。普拉迪霉素在苯并[α]萘醌结构的两个位置(即 7-OH 和 11-OH)通过组合 O-甲基化自然衍生。生成了 pdmF 和 pdmT 缺失突变体(PFKO 和 PTKO)。PFKO 产生了 11-O-去甲基支链代谢物 11-O-去甲基普拉迪霉素酮 II(1)、11-O-去甲基-7-甲氧基普拉迪霉素酮 II(2)、11-O-去甲基普拉迪霉素酮 I(3)和 11-O-去甲基普拉迪霉素 A(4),而 PTKO 产生了 7-O-去甲基衍生物普拉迪霉素酮 II(5)和 7-羟基普拉迪霉素 A(6)。将普拉迪霉素酮 1、2、3 和 5 喂食到含有表达质粒 pET-22b::pdmF 或 pET-28a::pdmT 的异源宿主大肠杆菌中。PdmF 催化普拉迪霉素酮 1、2 和 3 的 11-O-甲基化,而不管 C-7 位置的 O-甲基化,而当 C-11 羟基甲基化时,PdmT 不能催化 7-O-甲基化(5)。

结论

PdmF 和 PdmT 分别参与了普拉迪霉素中苯并[α]萘醌部分的 11-O-和 7-O-甲基化。在普拉迪霉素生物合成中,C-7 羟基的甲基化先于 C-11 羟基的甲基化。

意义与影响

这是首次报道 PdmF 和 PdmT 对区域特异性 O-甲基化的功能,有助于更好地理解普拉迪霉素生物合成中的后 PKS 修饰,以及对普拉迪霉素生物合成机制的合理工程改造。

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