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烯酰还原酶

烯酰还原酶结构域作用于反式双键,产生完全饱和的亚甲基。在由动物FAS脂肪酸生物合成,该反应进行与4'-的攻击 - - [R在3- NADPH的氢化物不饱和硫酯中间体的面,用立体有择质子化在2- SI面,给人一种整体另外[114]在聚酮化合物链的情况下,当存在C-2甲基取代基时,烯酰还原具有立体化学后果,产生(2R) - 和(2S)。) - 取决于双键的哪一侧是质子化的配置。对于KR结构域,通过PKS ER的比较序列分析,发现特定残基的存在与还原方向之间的相关性[115]图17)。当在保守的NADPH结合基序上游约90个残基处的鉴定位置被酪氨酸残基占据时,甲基支链具有S构型。在产生备选R构型的结构域中,该残基通常是缬氨酸,但也是丙氨酸或苯丙氨酸。


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图17: PKS ER结构域的立体控制。序列基序与C-2甲基的最终立体化学相关[116]当存在保守的Y时(用三角形表示),观察到2S) - 甲基立体化学,而在相同位置存在保守的V与(2R) - 甲基立体化学相关。灰色条表示参与结合NADPH辅因子12的残基残留编号基于大肠杆菌 QOR(PDB ID 1QOR)。[116]许可转载和改编版权所有(2010)美国化学学会。

通过DEBS 1-TE衍生物的定点诱变在体内评估这些残基在立体控制中的作用,其中模块2的KR结构域被来自的还原环'(DH-KR-ER tridomains)替代。 DEBS和RAPS PKS(分别给出TKS-ery4和TKS-rap13)[115]天然TKS-ery4产生三酮内酯20与(2 小号) -甲基,而TKS-rap13产生替代(2 - [R -甲基。显着地,当DEBS ER在TKS-ery4的保守y为采用V替代,则得到内酯21只掺入的(2 - [R -甲基(图18a)。该结果表明该残基参与ER立体控制。然而,引入TKS-rap13(V至Y)的ER中的等同突变未导致C-2至S的立体化学的预测变化,仅获得亲本产物。在随后的实验[116]中,将(2S)特异性结构域的4个额外残基同时引入同一模型系统内的RAPS ER中,但这仅产生立体化学结果的小的总体变化。[1860-5397-13-39-18]

图18: a)PKS被设计用于测试ER立体特异性残基的作用[115]通过用来自DEBS模块4的'还原环'(DH-ER-KR)替换DEBS模块2的KR结构域(在DEBS 1-TE的背景下)来创建TKS-ERY4。该PKS产生内酯20结合(2S) - 甲基,与活性位点中保守的Y的存在一致。该Y向备选V的定点突变导致立体化学的完全转变,得到内酯21,具有(2R) - 甲基立体化学。b)来自4'- pro - R的 ER结构域的还原模型NADPH的氢化物。当Tyr存在时,它在还原后充当质子供体,得到(2S) - 甲基。在其不存在时,活性位点相对侧的Lys残基充当一般酸,产生(2R) - 甲基。

另一方面,假定的催化残基(Lys)的诱变而不改变Val对立体化学具有更显着的影响[116]为了解释这一结果,提出Lys在C-2处用作质子供体,并且在其不存在时,质子从溶剂加到碳阴离子中间体的面的控制较少。基于来自多杀菌素PKS [60]的代表性ER的高分辨率结构,该机制已被扩展以解释保守的Tyr的作用(图18b))。在解析的结构中,Lys和Tyr位于活性位点彼此的相对侧,在适当的位置,以使结合的聚酮化合物基质的C-2碳质子化。当Tyr存在时,它充当质子供体,但在其不存在时(如在其中存在V的天然PKS中),Lys从聚酮化合物底物的相对侧递送其质子(因此解释了逆转用TKS-ery4中的Y至V突变体观察到的立体化学。然而,显然,只需将Tyr引入适当的位置(2 R) - 产生ER(如在TKS-rap13的实验中)不足以超越Lys的质子供体,因此通过定点诱变对ER立体化学的合理操作等待ER活性位点中的进一步立体化学决定子的鉴定。

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