Suppr超能文献

链霉菌中咔唑生物碱生物合成中的一种前所未有的环化机制。

An Unprecedented Cyclization Mechanism in the Biosynthesis of Carbazole Alkaloids in Streptomyces.

机构信息

Biotechnology Research Centre, The University of Tokyo, 1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8657, Japan.

Collaborative Research Institute for Innovative Microbiology (CRIIM), The University of Tokyo, 1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8657, Japan.

出版信息

Angew Chem Int Ed Engl. 2019 Sep 16;58(38):13349-13353. doi: 10.1002/anie.201906864. Epub 2019 Aug 13.

Abstract

Carquinostatin A (CQS), a potent neuroprotective substance, is a unique carbazole alkaloid with both an ortho-quinone function and an isoprenoid moiety. We identified the entire gene cluster responsible for CQS biosynthesis in Streptomyces exfoliatus through heterologous production of CQS and gene deletion. Biochemical characterization of seven CQS biosynthetic gene products (CqsB1-7) established the total biosynthetic pathway of CQS. Reconstitution of CqsB1 and CqsB2 showed that the synthesis of the carbazole skeleton involves CqsB1-catalyzed decarboxylative condensation of an α-hydroxyl-β-keto acid intermediate with 3-hydroxybutyryl-ACP followed by CqsB2-catalyzed oxidative cyclization. Based on crystal structures and mutagenesis-based biochemical assays, a detailed mechanism for the unique deprotonation-initiated cyclization catalyzed by CqsB2 is proposed. Finally, analysis of the substrate specificity of the biosynthetic enzymes led to the production of novel carbazoles.

摘要

卡喹他汀 A(CQS)是一种强效的神经保护物质,是一种具有邻醌功能和异戊烯基部分的独特咔唑生物碱。我们通过 CQS 的异源生产和基因缺失,鉴定了导致 Streptomyces exfoliatus 中 CQS 生物合成的整个基因簇。对七个 CQS 生物合成基因产物(CqsB1-7)的生化特性进行了表征,建立了 CQS 的总生物合成途径。CqsB1 和 CqsB2 的重构表明,咔唑骨架的合成涉及 CqsB1 催化的α-羟基-β-酮酸中间体与 3-羟基丁酰基-ACP 的脱羧缩合,然后是 CqsB2 催化的氧化环化。基于晶体结构和基于突变的生化测定,提出了 CqsB2 催化的独特去质子化引发环化的详细机制。最后,对生物合成酶的底物特异性进行分析,导致了新型咔唑的产生。

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