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腺苷基-l-蛋氨酸酶 PylB:一种 C 中心自由基,将 l-赖氨酸转化为(3)-3-甲基-d-鸟氨酸。

Radical -Adenosyl-l-Methionine Enzyme PylB: A C-Centered Radical to Convert l-Lysine into (3)-3-Methyl-d-Ornithine.

机构信息

Université Paris-Saclay, Micalis Institute, ChemSyBio, Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, 78350 Jouy-en-Josas, France.

Univ. Grenoble Alpes, CEA, CNRS, IBS, Metalloproteins Unit, F-38000 Grenoble, France.

出版信息

J Am Chem Soc. 2024 Mar 13;146(10):6493-6505. doi: 10.1021/jacs.3c03747. Epub 2024 Mar 1.

Abstract

PylB is a radical -adenosyl-l-methionine (SAM) enzyme predicted to convert l-lysine into (3)-3-methyl-d-ornithine, a precursor in the biosynthesis of the 22nd proteogenic amino acid pyrrolysine. This protein highly resembles that of the radical SAM tyrosine and tryptophan lyases, which activate their substrate by abstracting a H atom from the amino-nitrogen position. Here, combining assays, analytical methods, electron paramagnetic resonance spectroscopy, and theoretical methods, we demonstrated that instead, PylB activates its substrate by abstracting a H atom from the Cγ position of l-lysine to afford the radical-based β-scission. Strikingly, we also showed that PylB catalyzes the reverse reaction, converting (3)-3-methyl-d-ornithine into l-lysine and using catalytic amounts of the 5'-deoxyadenosyl radical. Finally, we identified significant production of 5'-thioadenosine, an unexpected shunt product that we propose to result from the quenching of the 5'-deoxyadenosyl radical species by the nearby [FeS] cluster.

摘要

PylB 是一种预测能够将 l-赖氨酸转化为(3)-3-甲基-d-鸟氨酸的自由基 - 腺苷 -l-甲硫氨酸(SAM)酶,(3)-3-甲基-d-鸟氨酸是 22 种生物合成氨基酸吡咯赖氨酸的前体。这种蛋白质与自由基 SAM 酪氨酸和色氨酸裂解酶非常相似,它们通过从氨基氮位置提取 H 原子来激活其底物。在这里,我们结合 测定、分析方法、电子顺磁共振波谱和理论方法,证明 PylB 通过从 l-赖氨酸的 Cγ 位置提取 H 原子来激活其底物,从而提供基于自由基的 β 断裂。引人注目的是,我们还表明 PylB 催化逆反应,将(3)-3-甲基-d-鸟氨酸转化为 l-赖氨酸,并使用催化量的 5'-脱氧腺苷自由基。最后,我们鉴定出大量 5'-硫代腺苷的产生,这是一种意想不到的分流产物,我们建议它是由附近的 [FeS] 簇猝灭 5'-脱氧腺苷自由基物种引起的。

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