摘要
聚酮化合物是通過(guò)聚酮合酶(PKS)催化進(jìn)行反復(fù)脫羧縮合反應(yīng)形成的。然而，PKS生物合成途徑中存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能源效率低下、調(diào)控復(fù)雜等問題而限制了其產(chǎn)量。本文研究表明硫解酶（polyketoacyl-CoA thiolases, PKTs）可通過(guò)迭代的非脫羧克萊森縮合反應(yīng)催化多種聚酮骨架的形成，并闡明其結(jié)構(gòu)特征和催化機(jī)理。該途徑利用硫解酶實(shí)現(xiàn)高效率的生物合成，并減少與基本代謝途徑的競(jìng)爭(zhēng)。
本文同期刊發(fā)了‘views’，認(rèn)為此項(xiàng)工作：Polyketide synthases are multi-domain enzymes that catalyse the construction of many bioactive natural products. Now, some of the inefficiencies and limitations of these systems have been solved by designing an artificial pathway for carbon–carbon bond formation via iterative rounds of non-decarboxylative thio-Claisen reactions.
02 內(nèi)容 硫解酶通過(guò)乙酰輔酶 A 上α碳的質(zhì)子消除發(fā)生非脫羧克萊森縮合反應(yīng)，但尚未應(yīng)用于迭代碳-碳鍵形成。與PKS相比，PKT可以通過(guò)直接使用乙酰輔酶A作為擴(kuò)展單元并避免ATP的大量需求和CO2的出現(xiàn)而合成聚酮骨架（圖1）。 研究人員首先將PKT應(yīng)用于III型PKS合成三乙酸內(nèi)酯（triacetic acid lactone, TAL），基于BktB（作者篩選到的一種硫解酶）實(shí)現(xiàn)了TAL的生物合成（圖2）。 Fig. 2 | Synthesis of polyketide triacetic acid lactone through the proposed PKT pathway. 之后作者利用PKT來(lái)合成其他聚酮化合物，測(cè)試了基于PKT的平臺(tái)合成烷基間苯二酚酸和烷基間苯二酚的能力（圖3）。 利用PKT來(lái)實(shí)現(xiàn)其他類型聚酮骨架的生物合成。6-MSA由PKS I 6-MSA合酶（6-MSAS）生物合成，作者設(shè)計(jì)了一條新的基于PKT的途徑，該途徑僅包含三個(gè)部分，即PKT，TH和KR結(jié)構(gòu)域（圖4）。 本研究中相關(guān)參數(shù)如表1所示。 PKT的基本催化機(jī)理。BktB的定點(diǎn)誘變表明， PKT催化三聯(lián)體為Cys90 / His350 / Cys380，而III型PKSs核心催化三聯(lián)體為Cys / His / Asn（圖5, 圖6）。 總之，本文通過(guò)PKT途徑合成三乙酸內(nèi)酯（TAL），烷基間苯二酚酸（ORA），烷基間苯二酚（orcinol），羥基苯甲酸（6-MSA）和烷基酚（m-cresol），證明了這種基于PKT途徑的可行性。盡管在本研究均采用乙酰輔酶A作為底物（R = CH3），但作者認(rèn)為通過(guò)此類PKT依賴性途徑可以生成其他聚酮骨架（R = CH3以外的基團(tuán)）。 此外，對(duì)硫解酶進(jìn)行蛋白質(zhì)工程改造可以豐富其底物譜。通過(guò)闡明PKT的基本催化機(jī)制和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，作者發(fā)現(xiàn)可以擴(kuò)展到其他硫解酶，充分利用其生物合成潛能并克服PKS局限性。
來(lái)源：遇見生物
