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真菌 P450 拆环 2,5-二氮杂双环[2.2.2]辛烷 生成 21-西替利定 A 的全生物合成途径。

Fungal P450 Deconstructs the 2,5-Diazabicyclo[2.2.2]octane Ring to the Complete Biosynthesis of 21-Citrinadin A.

机构信息

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Rice University, Houston, Texas 77005, United States.

Department of Bioengineering, Rice University, Houston, Texas 77005, United States.

出版信息

J Am Chem Soc. 2023 Jul 5;145(26):14251-14259. doi: 10.1021/jacs.3c02109. Epub 2023 Jun 23.

DOI:10.1021/jacs.3c02109
PMID:37352463
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11025717/
Abstract

Prenylated indole alkaloids (PIAs) possess great structural diversity and show biological activities. Despite significant efforts in investigating the biosynthetic mechanism, the key step in the transformation of 2,5-diazabicyclo[2.2.2]octane-containing PIAs into a distinct class of pentacyclic compounds remains unknown. Here, using a combination of gene deletion, heterologous expression, and biochemical characterization, we show that a unique fungal P450 enzyme CtdY catalyzes the cleavage of the amide bond in the 2,5-diazabicyclo[2.2.2]octane system, followed by a decarboxylation step to form the 6/5/5/6/6 pentacyclic ring in 21-citrinadin A. We also demonstrate the function of a subsequent cascade of stereospecific oxygenases to further modify the 6/5/5/6/6 pentacyclic intermediate to the complete 21-citrinadin A biosynthesis. Our findings reveal a key enzyme CtdY for the pathway divergence in the biosynthesis of PIAs and uncover the complex late-stage post-translational modifications in 21-citrinadin A biosynthesis.

摘要

具有重要结构多样性并表现出生物活性的prenylated indole alkaloids(PIAs)。尽管在研究生物合成机制方面做出了巨大努力,但将含有 2,5-diazabicyclo[2.2.2]octane 的 PIAs 转化为独特的 pentacyclic 化合物的关键步骤仍然未知。在这里,我们使用基因缺失、异源表达和生化表征的组合,表明一种独特的真菌 P450 酶 CtdY 催化 2,5-diazabicyclo[2.2.2]octane 系统中酰胺键的断裂,然后进行脱羧反应以在 21-citrinadin A 中形成 6/5/5/6/6 个 pentacyclic 环。我们还证明了后续一系列立体特异性加氧酶的功能,以进一步修饰 6/5/5/6/6 pentacyclic 中间体,以完成 21-citrinadin A 的生物合成。我们的发现揭示了 PIA 生物合成中途径分化的关键酶 CtdY,并揭示了 21-citrinadin A 生物合成中复杂的晚期翻译后修饰。

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