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Nature Chem：II型聚酮合酶系统催化合成机理研究

纳米技术

2020-07-08

II型聚酮合酶PKS（polyketide synthases）作为多酶复合物用于合成药物相关的次生代谢产物。这种聚酮化合物中的化学骨架结构通过含有丙二酰转酰基酶（malonyl transacylase）的最小PKS系统进行合成。慕尼黑工业大学Michael Groll、法兰克福大学Helge B. Bode等报道了其中含有PKS系统的发光功能的光杆菌属（Photorhabdus luminescens）三元复合物中蒽醌生物合成。此外，作者通过X射线表征方法，通过分子模拟、诱变实验、功能性对其中反应过程进行表征，结果显示通过携带酰基的蛋白通过丙二酰化（malonylation）反应伴随着转酰酶关键结构的重排。作者发现了三元复合物中存在六酮（hexaketide）和携带酰基的蛋白、异二聚酮合成酶之间的共价连接，发现通过这种反应中间体结合在酶上，实现了对酶的转化中反应方向的控制。该小型PKS系统研究结果为从机理上理解II型聚酮合酶的作用机制、开发其在其他过程中的应用提供见解和相关经验。

本文要点：

（1）

通过对AntDE:holo-AntF结构的鉴定，发现了ACP和KS_α-KS_β之间的小而丰富的作用位点，其中引人注意之处在于这种相互作用通过AntDE在大肠杆菌中的表达，产生了共价连接的六酮。以上研究结果说明，ACP能够对holo-AntF有反应，但是由于六酮到八酮变化过程中的链增加需要克服非常高的能垒，并需要通过梭式基因机器实现该过程。同时，这种过程确定的蛋白-蛋白相互作用能够实现细菌中最小的多个PKS系统进行同时配位，并精确合成大量通用丙二酰砌块多肽。这种对多酮生物合成的理解有助于对PKS系统的调试和修饰，并将其用于其他方面的应用。