A radical S-adenosyl-L-methionine enzyme and a methyltransferase catalyze cyclopropane formation in natural product biosynthesis.
A radical S-adenosyl-L-methionine enzyme and a methyltransferase catalyze cyclopropane formation in natural product biosynthesis.
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自由基S-腺苷-L-甲硫氨酸酶和甲基转移酶催化天然产物生物合成中环丙烷的形成
DOI：
10.1038/s41467-018-05217-1
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发表时间：
2018-07-17
影响因子：
16.6
通讯作者：
Tang GL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jin WB;Wu S;Jian XH;Yuan H;Tang GL
通过添加反应性一碳物质对未活化的烯键进行环丙烷化在合成化学中得到了很好的发展，而采用这种策略的天然环丙烷生物合成非常有限。在这里，我们鉴定了一种双组分环丙烷酶系统，由类 HemN 自由基 S-腺苷-l-甲硫氨酸 (SAM) 酶 C10P 和甲基转移酶 C10Q 组成，可催化抗肿瘤抗生素 CC-1065 生物合成中具有化学挑战性的环丙烷化反应。 C10P 使用其 [4Fe-4S] 簇对第一个 SAM 进行还原裂解，产生高反应性的 5'-脱氧腺苷自由基，该自由基从第二个 SAM 中提取氢，产生 SAM 亚甲基自由基，该亚甲基自由基添加到底物的 sp2 杂化碳上，形成 SAM-底物加合物。 C10Q 通过分子内 SN2 环化机制将该加合物转化为 CC-1065，并消除 S-腺苷高半胱氨酸。这种环丙烷化策略不仅扩大了自由基 SAM 酶和甲基转移酶催化的酶反应，而且还揭示了基于 SAM 的多功能生物化学中以前未被注意到的方面。
Cyclopropanation of unactivated olefinic bonds via addition of a reactive one-carbon species is well developed in synthetic chemistry, whereas natural cyclopropane biosynthesis employing this strategy is very limited. Here, we identify a two-component cyclopropanase system, composed of a HemN-like radical S-adenosyl-l-methionine (SAM) enzyme C10P and a methyltransferase C10Q, catalyzes chemically challenging cyclopropanation in the antitumor antibiotic CC-1065 biosynthesis. C10P uses its [4Fe-4S] cluster for reductive cleavage of the first SAM to yield a highly reactive 5′-deoxyadenosyl radical, which abstracts a hydrogen from the second SAM to produce a SAM methylene radical that adds to an sp2-hybridized carbon of substrate to form a SAM-substrate adduct. C10Q converts this adduct to CC-1065 via an intramolecular SN2 cyclization mechanism with elimination of S-adenosylhomocysteine. This cyclopropanation strategy not only expands the enzymatic reactions catalyzed by the radical SAM enzymes and methyltransferases, but also sheds light on previously unnoticed aspects of the versatile SAM-based biochemistry.
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