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【PNAS】自由基SAM酶SuiB的催化循环中捕获交联赖氨酸-色氨酸自由基
57万余个自由基S-腺苷甲硫氨酸(rSAM)酶超家族成员中,超过四分之一的酶具有C末端延伸,称为SPASMtwitch结构域,用于结合辅助Fe-S簇。SPASM rSAMSuiB参与人和哺乳动物微生物群链球菌核糖体肽天然产物的生物合成。在此前的研究中,已对SPASM rSAMSuiB进行了功能和结构表征,SuiB催化其底物肽SuiA,在Lys2Trp6的侧链之间形成不寻常的碳-碳键。先前关于SuiB的研究表明,LysTrp偶联是通过自由基亲电芳香取代(rEAS)形成的,其中一个辅助[4Fe-4S]簇(AuxI)结合在SuiBSPASM结构域中,在转换过程中进行氧化反应。尽管165000多种rSAM酶中普遍存在辅助簇,但尚未有报道研究其催化作用的直接证据。

图片来源:PNAS

 

近期,University of California, DavisR. David Britt组和Princeton University Mohammad R. Seyedsayamdost组合作,使用电子顺磁共振光谱(EPR)解析SuiB的催化机制。该研究揭示了AuxI簇的底物依赖性氧化还原电位调节,将其限制在氧化状态[4Fe-4S]2+,该状态在催化中是活跃状态。

随后,该研究进一步对偶联Lys–Trp自由基(Lys–Trp•)以及有机金属Ω中间体捕获表征,这种从未报道的Lys–Trp自由基为推测的rEAS机制提供了有力的支持。

图片来源:PNAS

 

最后,通过EPR光谱观察氧化还原调谐的[4Fe-4S]2+AuxI簇对LysTrp•中间体进行氧化。总之,该发现为SPASM结构域辅助簇的作用提供了直接证据,并巩固了rEAS作为rSAM酶催化碳-碳键形成反应的机制范例。

图片来源:PNAS

 

参考文献:Trapping a cross-linked lysine–tryptophan radical in the catalytic cycle of the radical SAM enzyme SuiB

PNAS 2021 Vol. 118 No. 21 e2101571118

原文作者:Aidin R. Balo, Alessio Caruso, Lizhi Tao, Dean J. Tantillo, Mohammad R. Seyedsayamdost, and R. David Britta


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