Untersuchungen zum Verständnis und zur Kontrolle der Stereoselektivität der Humulen‐Synthase. (11th August 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Schotte, Carsten; Lukat, Peer; Deuschmann, Adrian; Blankenfeldt, Wulf; Cox, Russell J.
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 133:Number 37(2021)
• Page Start: 20470
• Page End: 20475
• Publication Date: 2021-08-11
• Subjects: Biosynthese -- Enzym-engineering -- Humulen -- Meroterpenoid -- Tropolon Sesquiterpen; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.202106718
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: Die nicht‐kanonische Terpencyclase AsR6 ist für die Bildung von 2 E, 6 E, 9 E ‐Humulen während der Biosynthese des Tropolonsesquiterpenoids (TS) Xenovulene A verantwortlich. Die ligandfreie Kristallstruktur von AsR6 und die Struktur im Komplex mit Thiolodiphosphat und dem cyclisierten Reaktionsprodukt offenbaren ein neues Farnesyldiphosphat‐Bindungsmotiv. Dieses besteht aus einem binuklearen Mg 2+ ‐Cluster und der essenziellen Aminosäure K289 und es ist in allen an der TS‐Bildung beteiligten Humulen‐Synthasen konserviert. Struktur‐geleitete ortsgerichtete Mutagenese von AsR6 und dem homologen Enzym EupR3 identifiziert eine einzelne Aminosäure, L285/M261, die die Produktion von entweder 2 E, 6 E, 9 E ‐ oder 2 Z, 6 E, 9 E ‐Humulen bestimmt. Ein möglicher Mechanismus für die beobachtete Stereoselektivität wurde mit verschiedenen Isoprenoiden untersucht und die Ergebnisse zeigen, dass M261 die Kontrolle über die Produktbildung hat. Abstract : AsR6 ist eine Klasse‐I‐Sesquiterpencyclase mit einzigartiger Bi‐Magnesium Diphosphat‐Bindungsstelle und es fehlen die kanonischen konservierten aspartatreichen Signatursequenzen. Ein Magnesium wird durch das ϵ‐Ammonium‐Ion eines konservierten Lysins ersetzt. AsR6 kann FPP und beide Enantiomere von NPP als Substrat verwenden. Außerdem steuert eine einzelne Mutation die Bildung von 2 E ‐ oder 2 Z ‐Humulen mit sehr hoher Selektivität.