Geranylation of Cyclic Dipeptides by the Dimethylallyl Transferase AnaPT Resulting in a Shift of Prenylation Position on the Indole Ring
- 作者
- Daniel Pockrandt, Shu-Ming Li
- 单位
- Philipps-Universität Marburg
- 杂志
- ChemBioChem（2013）
- DOI
- 10.1002/cbic.201300372
- 所属领域
- 合成生物学
- 关键词
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解决的核心问题
探究DMATS超家族的二甲基烯丙基转移酶AnaPT是否能以香叶基焦磷酸（GPP）作为异戊烯基供体，并考察其产物结构变化。
研究策略
以六个色氨酸环二肽为底物，在GPP存在下进行体外酶反应；利用HPLC分析产物，通过NMR和HR-EI-MS鉴定产物结构，并测定酶动力学参数。
研究路线图
核心内容
该研究首次揭示DMATS超家族的二甲基烯丙基转移酶AnaPT能够以香叶基焦磷酸（GPP）作为异戊烯基供体，催化色氨酸环二肽的香叶基化反应。研究者以六个色氨酸环二肽为底物，在GPP存在下进行体外酶促反应，通过HPLC分离产物，并结合NMR和HR-EI-MS鉴定产物结构，同时测定了酶动力学参数。实验结果显示，AnaPT能以GPP为供体催化所有测试底物的香叶基化，其中底物1a转化率达88%，2a总转化率91%，其余底物转化率为33-72%。质谱分析确认产物分子离子峰比底物大136 m/z，证明香叶基成功引入。结构鉴定表明，与使用DMAPP时产物在吲哚环C3位异戊烯基化不同，以GPP为供体时产物为C6-和C7-香叶基化衍生物，且区域选择性受底物立体化学影响：L-色氨酸底物主要生成C7-香叶基化产物，D-色氨酸底物则主要生成C6-香叶基化产物。对底物1a的动力学参数为Km=0.25 mM，kcat=0.05 s⁻¹；对以供体GPP的Km=0.16 mM，kcat=0.05 s⁻¹。该工作首次证实DMATS超家族中存在同时利用DMAPP和GPP的酶，并揭示了供体链长改变可导致异戊烯基化位点的迁移，为理解该酶家族的底物特异性和产物多样性提供了新视角。
创新点
首次发现DMATS超家族中存在同时接受DMAPP和GPP的酶；揭示当以GPP为供体时，AnaPT的异戊烯基化位置从吲哚环C3位移至苯环C6或C7位。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Neosartorya fischeri NRRL181 | acetylaszonalenin生物合成 | anaPT | AnaPT | 催化 | 二甲基烯丙基转移酶（DMATS超家族），天然催化C3α-异戊烯基化；本研究证明其可接受GPP并催化C6/C7香叶基化。 |
关键发现
- AnaPT能以GPP为供体催化六个环二肽的香叶基化，1a转化率达88%，2a总转化率91%，其他底物转化率33-72%
- 质谱显示产物分子离子比底物大136 m/z，确证引入香叶基
- 结构鉴定显示产物为C6-和C7-香叶基化衍生物
- 动力学参数：对1a，Km=0.25 mM，kcat=0.05 s^-1，kcat/Km=199 s^-1 M^-1；对GPP（以1a为底物），Km=0.16 mM，kcat=0.05 s^-1，kcat/Km=307 s^-1 M^-1
- 与L-色氨酸底物主要生成C7-香叶基化产物，D-色氨酸底物（如6a）主要生成C6-香叶基化产物。
研究结论
AnaPT是首个被证实同时利用DMAPP和GPP的DMATS超家族酶；使用GPP时，异戊烯基化位点从C3转移到C6/C7，且产物的区域选择性受底物立体化学影响。