新出现的抗生素耐药性需要持续改进抗菌药物库，特别是重要的大环内酯类抗生素。这些聚酮天然产物的大环内酯支架的形成是由模块化聚酮合酶（PKS）硫酯酶（TE）催化而成。TE接受来自末端PKS酰基载体蛋白的线性聚酮底物，以产生酰基酶加合物，该加合物通过底物羟基的攻击而分解，形成大环内酯。目前，我们对TE对底物亲核试剂和/或水的选择性的有限机理理解阻碍了TE作为生物催化剂的发展，这些催化剂可以容纳各种天然和非天然底物。

图片来源：ACS Catal.

有鉴于此，University of Michigan, Ann Arbor的Janet L. Smith课题组为了了解TE如何指导底物亲核试剂形成大环内酯，通过用氨基取代天然丝氨酸羟基基团，将酰化酶中间体捕获为稳定的酰胺。用五个PKS-TE测试了非天然氨基酸1,3-二氨基丙酸（DAP）的掺入。从pikromycin和erythromycin生物合成途径中纯化DAP修饰的TE（TE_DAP），并用三种途径中的六种全长聚酮中间体进行测试。结果显示，erythromycin中的TE具有宽泛的底物选择性，而pikromycin中的TE对其天然的六酮和七酮底物具有选择性。

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在pikromycin TE_DAP中捕获的天然底物的晶体结构中，线性七酮在活性位点呈卷曲状，亲核羟基位于酰胺酶键4Å处。卷曲的七酮与TE酰基空腔显示出显著的形状互补性。这与已知结构的TE中酰基空腔的形状截然不同，为促进TE工程化和优化提供了新的见解。

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原文标题：Substrate Trapping in Polyketide Synthase Thioesterase Domains: Structural Basis for Macrolactone Formation

原文作者：Tyler M. McCullough, Vishakha Choudhary, David L. Akey, Meredith A. Skiba, Steffen M. Bernard, Jeffrey D. Kittendorf, Jennifer J. Schmidt, David H. Sherman, and Janet L. Smith*

ACS Catal. 2024, 14, 12551−12563