Structural elucidation of cisoid and transoid cyclization pathways of a sesquiterpene synthase using 2-fluorofarnesyl diphosphates.
Structural elucidation of cisoid and transoid cyclization pathways of a sesquiterpene synthase using 2-fluorofarnesyl diphosphates.
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DOI：
10.1021/cb900295g
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发表时间：
2010-04-16
影响因子：
4
通讯作者：
O'Maille, Paul E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Noel, Joseph P.;Dellas, Nikki;Faraldos, Juan A.;Zhao, Marylin;Hess, B. Andes, Jr.;Smentek, Lidia;Coates, Robert M.;O'Maille, Paul E.
自然界中的倍半萜骨架复杂性来源于（trans-，trans-）-法呢基二磷酸（FPP）（1a）的酶催化电离和随后沿2，3-反式或2，3-顺式法呢基阳离子途径的沿着环化。烟草5-表马兜铃烯合酶（TEAS）是一种反式合成酶，产生顺式产物作为其次要产物谱的组成部分。为了研究TEAS中隐蔽的顺式环化途径，我们使用（cis，trans）-FPP（1b）作为替代底物。引人注目的是，TEAS在将（顺式，反式）-FPP（1b）酶促转化为完全（≥99.5%）顺式产物中具有催化稳定性。此外，野生型TEAS和具有全反式FPP（1a）和（顺式，反式）-FPP（1b）的2-氟类似物的催化混杂突变体（M4 TEAS）的晶体学表征揭示了与法尼基链的预组织一致的结合模式。这些结果提供了一个结构上的一瞥顺式和反式环化途径有效地由一个单一的酶活性位点的模板，符合最近阐明的立体化学的顺式产物。此外，使用密度泛函理论计算的计算研究揭示了一致的，高度异步的环化途径，导致主要的顺式环化产物。这些发现的影响，在自然界中扩大倍半萜多样性进行了讨论。
Sesquiterpene skeletal complexity in nature originates from the enzyme-catalyzed ionization of (trans,trans)-farnesyl diphosphate (FPP) (1a) and subsequent cyclization along either 2,3-transoid or 2,3-cisoid farnesyl cation pathways. Tobacco 5-epi-aristolochene synthase (TEAS), a transoid synthase, produces cisoid products as a component of its minor product spectrum. To investigate the cryptic cisoid cyclization pathway in TEAS, we employed (cis,trans)-FPP (1b) as an alternative substrate. Strikingly, TEAS was catalytically robust in the enzymatic conversion of (cis,trans)-FPP (1b) to exclusively (≥99.5%) cisoid products. Further, crystallographic characterization of wild-type TEAS and a catalytically promiscuous mutant (M4 TEAS) with 2-fluoro analogues of both all-trans FPP (1a) and (cis,trans)-FPP (1b) revealed binding modes consistent with preorganization of the farnesyl chain. These results provide a structural glimpse into both cisoid and transoid cyclization pathways efficiently templated by a single enzyme active site, consistent with the recently elucidated stereochemistry of the cisoid products. Further, computational studies using density functional theory calculations reveal concerted, highly asynchronous cyclization pathways leading to the major cisoid cyclization products. The implications of these discoveries for expanded sesquiterpene diversity in nature are discussed.
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影响因子：
3.2
作者：
Faraldos, Juan A.;Zhao, Yuxin;Coates, Robert M.
通讯作者：
Coates, Robert M.
影响因子：
4.4
作者：
Adamo, C;Barone, V
通讯作者：
Barone, V
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
影响因子：
15
作者：
Hong, Young J.;Tantillo, Dean J.
通讯作者：
Tantillo, Dean J.
影响因子：
15
作者：
Jin, YH;Williams, DC;Coates, RM
通讯作者：
Coates, RM