Distribution and properties of the genes encoding the biosynthesis of the bacterial cofactor, pyrroloquinoline quinone.
Distribution and properties of the genes encoding the biosynthesis of the bacterial cofactor, pyrroloquinoline quinone.
复制标题
编码细菌辅因子吡咯喹啉醌生物合成的基因的分布和特性。
DOI：
10.1021/bi201763d
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发表时间：
2012-03-20
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Klinman, Judith P.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shen, Yao-Qing;Bonnot, Florence;Imsand, Erin M.;RoseFigura, Jordan M.;Sjoelander, Kimmen;Klinman, Judith P.
吡咯喹啉醌（PQQ）是一种小的氧化还原活性分子，作为几种细菌脱氢酶的辅助因子，引入碳利用途径，赋予生长优势。早期的研究暗示了一种核糖体翻译的肽作为PQQ生产的底物。本研究对pqq操纵子的组成进行了序列和结构分析。我们发现产生PQQ的必要成分存在于126种原核生物中，其中大多数是革兰氏阴性的，其中一些是病原体。PqqA、PqqB、PqqC、pqd、PqqE 5个基因产物是PQQ生产的必选基因产物。pqq操纵子中的三个基因产物PqqB、PqqC和PqqE是大蛋白超家族的成员。通过将进化保守模式与三维结构信息相结合，我们能够区分参与PQQ生物合成的基因产物与那些具有不同功能的基因产物。在所分析的操纵子中观察到的保守基因顺序的持久性强烈表明在辅因子生物合成过程中蛋白质/蛋白质相互作用的作用。这些研究提出了一些先前未确定的基因产物的作用，以及抗生素设计和应用的可能新靶点。
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a small, redox-active molecule that serves as a cofactor for several bacterial dehydrogenases, introducing pathways for carbon utilization that confer a growth advantage. Early studies had implicated a ribosomally translated peptide as the substrate for PQQ production. This study presents a sequence and structure based analysis of the components of the pqq operon. We find the necessary components for PQQ production are present in 126 prokaryotes, most of which are Gram- negative and a number of which are pathogens. A total of five gene products, PqqA, PqqB, PqqC, PqqD and PqqE, are concluded to be obligatory for PQQ production. Three of the gene products in the pqq operon, PqqB, PqqC and PqqE, are members of large protein superfamilies. By combining evolutionary conservation patterns with information from three-dimensional structures, we are able to differentiate the gene products involved in PQQ biosynthesis from those with divergent functions. The observed persistence of a conserved gene order within analyzed operons strongly suggests a role for protein/protein interactions in the course of cofactor biosynthesis. These studies propose previously unidentified roles for several of the gene products as well as possible new targets for antibiotic design and application.
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