烯基硫醚環(huán)肽是一類具備良好生物活性的核糖體肽類天然產(chǎn)物，都包含特征性的13或19元烯基硫醚環(huán)結(jié)構(gòu)。前期生物合成機(jī)制研究指出，LanD黃素蛋白在烯基硫醚環(huán)構(gòu)筑過程中發(fā)揮了重要作用，其催化底物前體肽羧基端半胱氨酸的氧化脫羧，生成烯基硫醇產(chǎn)物。不穩(wěn)定的烯基硫醇產(chǎn)物親核進(jìn)攻肽段上游的脫氫氨基酸，形成烯基硫醚環(huán)結(jié)構(gòu)。盡管脫氫氨基酸的形成機(jī)制多樣，但烯基硫醚環(huán)的形成過程卻是統(tǒng)一的。
為了探索烯基硫醇產(chǎn)物下游反應(yīng)的更多可能性，近日，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所的劉文研究員團(tuán)隊(duì)基于基因組挖掘策略，從催化烯基硫醇形成的LanD黃素蛋白出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了一類自由基酶與黃素蛋白共同催化的烯基硫醚環(huán)形成機(jī)制。 在該研究中，作者從已知的LanD黃素蛋白出發(fā)，在InterPro蛋白序列數(shù)據(jù)庫中搜索到一類不與已知脫水酶組合的LanD黃素蛋白。在編碼這類黃素蛋白的基因簇中，同時(shí)編碼一個(gè)保守的自由基SAM酶。作者選取了syc基因簇作為研究對(duì)象，通過基因簇的異源表達(dá)和體外酶活測(cè)試，表征了簇內(nèi)編碼的黃素蛋白SycD和自由基酶SycC的功能。研究發(fā)現(xiàn)，SycD首先催化前體肽SycA羧基端半胱氨酸的氧化脫羧，生成烯基硫醇產(chǎn)物；該烯基硫醇產(chǎn)物在自由基酶SycC的催化下，與上游天冬酰胺的Cβ以自由基偶聯(lián)的方式，構(gòu)建烯基硫醚環(huán)結(jié)構(gòu)。 這一研究擴(kuò)展了烯基硫醚環(huán)的構(gòu)筑方式，為探索更多類型的烯基硫醇參與的酶催化反應(yīng)提供了借鑒。 論文信息 Association of Radical Chemistry with LanD Flavoprotein Activity for C-Terminal Macrocyclization of a Ribosomal Peptide through the Formation of an Unsaturated Thioether Residue Dr. Botao Cheng, Jiwu Huang, Yuting Duan, Prof. Wen Liu 文章的第一作者是上海有機(jī)化學(xué)研究所的博士后程伯濤和黃積武。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202308733
