红霉素聚酮生物合成中螺环形成的催化控制

医学上重要的芳香聚酮类天然产物通常具有平面多环核心结构。然而，红霉素是一个例外，它的多环主骨架被双苯环化[5,6]-螺环基药效团破坏，最近发现该药效团由黄素依赖性酶组装而成。特别是，黄素蛋白单加氧酶被证明对五元环前体的剧烈氧化重排和中间体[6,6]-螺环酮部分的安装至关重要。

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

近期，University of Freiburg的Robin Teufel组对这一催化过程中黄素蛋白单加氧酶GrhO5进行了结构解析和催化机理研究。该研究通过解析GrhO5的晶体结构获知了底物和辅因子的进入通道结合位点，以及底物、O₂和辅因子的结合位点。

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

通过对结构分析和蛋白氨基酸序列及其进化分析，表明螺环酮合酶GrhO5履行了还原酶、单加氧酶和氧化酶等几个重要功能对催化过程的控制。因此，该酶严格控制底物的氧化还原状态，以抵消分流产物的形成，同时还控制三个碳-碳键的断裂。该研究工作说明了一种特殊的生物合成稳定螺旋体的策略。

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参考文献：Catalytic Control of Spiroketal Formation in Rubromycin Polyketide Biosynthesis

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI：10.1002/anie.202109384

原文作者：Marina Toplak, Raspudin Saleem-Batcha, Jörn Piel and Robin Teufel*

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