Ein funktioneller Wechsel zwischen Asperfumen‐ und Fusicoccadien‐Synthase und Eintritt in die Asperfumen‐Biosynthese durch einen vicinalen Deprotonierungs‐Reprotonierungsprozess

Author:

Liu Jing‐Yuan1,Lin Fu‐Long1,Taizoumbe Kizerbo A.2,Lv Jian‐Ming1,Wang Yong‐Heng1,Wang Gao‐Qian1,Chen Guo‐Dong1,Yao Xin‐Sheng1,Hu Dan1,Gao Hao1,Dickschat Jeroen S.2ORCID

Affiliation:

1. Institute of Traditional Chinese Medicine & Natural Products, College of Pharmacy/Guangdong Province Key Laboratory of Pharmacodynamic Constituents of TCM and New Drugs Research/International Cooperative Laboratory of Traditional Chinese Medicine Modernization and Innovative Drug Development of Ministry of Education (MOE) of China Jinan University Guangzhou 510632 China

2. Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie Universität Bonn Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland

Abstract

AbstractDie Diterpensynthase AfAS wurde aus Aspergillus fumigatiaffinis identifiziert. Ihre Aminosäuresequenz und – einem Strukturmodell zufolge – die Architektur des aktiven Zentrums sind denen der Fusicocca‐2,10(14)‐dien‐Synthase PaFS sehr ähnlich, AfAS produziert jedoch ein strukturell viel komplexeres Diterpen mit einem neuartigen 6–5–5–5 tetracyclischen Gerüst namens Asperfumen. Der Cyclisierungsmechanismus von AfAS wurde durch Isotopenmarkierungsexperimente und DFT‐Rechnungen aufgeklärt. Die Reaktionskaskade verläuft in ihren ersten Schritten über ähnliche Intermediate wie die PaFS‐Kaskade, divergiert dann aber durch einen ungewöhnlichen vicinalen Deprotonierungs‐Reprotonierungsprozess, der eine Skelettumlagerung am Startpunkt der Stufen auslöst, die zum einzigartigen Asperfumen‐Gerüst führen. Das Strukturmodell zeigte nur einen wesentlichen Unterschied zwischen den aktiven Zentren: Der PaFS‐Rest F65 ist in AfAS durch I65 ersetzt. Interessanterweise zeigten ortsspezifische Mutageneseexperimente mit beiden Diterpensynthasen, dass Position 65 als bidirektionaler funktioneller Schalter für die Biosynthese von tetracyclischem Asperfumen im Vergleich zu strukturell weniger komplexen Diterpenen dient.

Funder

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Publisher

Wiley

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