硫酯酶是生物合成I型PKS酶系中控制抗生素母核釋放的關(guān)鍵模塊。通過(guò)分子對(duì)接和分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，在匹馬霉素生物合成中含有6元半縮酮小環(huán)的?；笍?fù)合物的26元大環(huán)環(huán)化預(yù)反應(yīng)態(tài)明顯優(yōu)于不含半縮酮小環(huán)的原型酰基化酶復(fù)合物。對(duì)MD軌跡分析發(fā)現(xiàn)，pimTE硫酯酶的天冬氨酸殘基D179與底物酰基化酶中的線性底物發(fā)夾型折疊的U彎頭相互接觸，疑似具有催化半縮醛環(huán)化的功能。進(jìn)一步在Theozyme最簡(jiǎn)化理論酶DFT模型計(jì)算表明，酸性氨基酸殘基的確具有協(xié)助匹馬霉素的半縮醛環(huán)化的活性。此外，分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，當(dāng)形成半縮酮小環(huán)時(shí)發(fā)夾形構(gòu)象底物U彎頭周圍的氫鍵網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了顯著變化。特別的是，R手性半縮酮中間體不僅被D179殘基催化，而且還推動(dòng)發(fā)夾結(jié)構(gòu)扭曲到26元內(nèi)酯化的預(yù)反應(yīng)態(tài)；相比之下，S手性半縮酮的形成不太可能得到D179殘基的幫助，而且發(fā)夾扭曲的方向也與大環(huán)預(yù)反應(yīng)態(tài)相反。上述研究結(jié)果表明，pimTE可能是一種雙功能酶，它可以在匹馬霉素生物合成的主鏈釋放過(guò)程中協(xié)同催化6元半縮酮小環(huán)和26元內(nèi)酯大環(huán)串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)。值得注意的是，TE酶序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含半縮酮小環(huán)的硫酯酶底物通道口大都具有保守性的酸性氨基酸殘基，說(shuō)明硫酯酶的串聯(lián)環(huán)化雙功能在PKS生物合成中極可能是一個(gè)普遍的現(xiàn)象。
論文信息 Theoretical Studies of Mutual Effects between 6-m-r Hemiketalization and 26-m-r Lactonization in Pimaricin Thioesterase Chuchu Jiang, Dr. Yucong Zhou, Wentao Tao, Shunjia Ji, Yong Mao, Dr. Ting Shi, Prof. Jianting Zheng, Prof. Linquan Bai, Prof. Yi-Lei Zhao Chemistry – An Asian Journal DOI: 10.1002/asia.202201229
