From Functional Plasticity of Two Diterpene Synthases (IrTPS2/IrKSL3a) to Enzyme Evolution

QM/毫米 定向进化 化学 碳阳离子 立体化学 生物化学 催化作用 有机化学 突变体 基因
作者
Baolong Jin,Kangwei Xu,Juan Guo,Ying Ma,Jian Yang,Nianhang Chen,Tao Zeng,Jian Wang,Jianing Liu,Mei Tian,Qing Ma,Haiyan Zhang,Reuben J. Peters,Guanghong Cui,Ruibo Wu,Luqi Huang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (5): 2959-2970 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c05918
摘要

Terpenoids are an intriguing class of natural products with diverse structures and biological activities whose complexity stems in large part from terpene synthases (TPSs). These enzymes catalyze carbocationic cascade reactions wherein the groups responsible for quenching the final carbocation are generally not well-known. IrKSL3a and IrTPS2 from Isodon rubescens share 98% sequence homology but use distinct quenching strategies, with IrKSL3a catalyzing direct deprotonation to generate the olefin isopimaradiene while IrTPS2 adds water to yield the hydroxylated nezukol. In this work, we discovered a threonine and serine that hydrogen-bond the water to be added in IrTPS2. Site-directed mutagenesis and multiscale QM/MM simulations of modeled structures further reveal that the binding of this water is blocked by the introduction of a β-methyl-containing side chain in a neighboring residue. From these insights, it was then possible to engineer IrKSL3a to generate nezukol, with other new hydroxylated products also observed. Inspired by these mechanistic insights into the functional plasticity of IrKSL3a and IrTPS2, we explored the plausible evolutionary relationship of these kaurene synthase-like (KSL) TPSs, as well as prospective utilization of these plasticity sites discovered in IrTPS2/IrKSL3a. Such experiments with a variety of more phylogenetically distant KSLs demonstrated that these residues are necessary but not sufficient to efficiently introduce such an addition of water, emphasizing the selective pressure underlying the extended evolutionary process for the production of nezukol by IrTPS2.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
爱科研的ZZJ完成签到 ,获得积分10
1秒前
506407完成签到,获得积分10
3秒前
麦田麦兜完成签到,获得积分0
5秒前
张婧完成签到,获得积分10
6秒前
辛勤笑珊完成签到,获得积分10
6秒前
山下梅子酒完成签到,获得积分10
6秒前
Cliche完成签到,获得积分10
7秒前
苹果老太完成签到,获得积分10
7秒前
ada阿达完成签到,获得积分10
7秒前
端庄的饼干完成签到,获得积分10
7秒前
GentleFade完成签到,获得积分10
8秒前
靓丽翠琴完成签到,获得积分10
8秒前
李舟缘完成签到,获得积分10
8秒前
鲤鱼坤完成签到,获得积分10
9秒前
tomf完成签到,获得积分0
11秒前
Langran完成签到 ,获得积分10
12秒前
梦回唐朝完成签到 ,获得积分10
13秒前
笔墨纸砚完成签到 ,获得积分10
13秒前
开心的灭龙完成签到,获得积分10
14秒前
免疫小白完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
悟空完成签到,获得积分10
20秒前
呆橘完成签到 ,获得积分10
21秒前
慧慧34完成签到 ,获得积分10
21秒前
微笑的巧蕊完成签到 ,获得积分10
22秒前
2150号发布了新的文献求助10
27秒前
wsj完成签到 ,获得积分10
32秒前
AidenZhang完成签到 ,获得积分10
41秒前
shiyi0709完成签到,获得积分10
43秒前
开心一夏完成签到 ,获得积分10
44秒前
御剑风形完成签到 ,获得积分10
44秒前
一丝琪完成签到 ,获得积分10
48秒前
风想随心完成签到,获得积分10
49秒前
pengyh8完成签到 ,获得积分10
50秒前
鲤鱼小蕾完成签到 ,获得积分10
52秒前
睡不醒的Sean完成签到 ,获得积分10
53秒前
文献博士完成签到 ,获得积分10
55秒前
两句话完成签到,获得积分10
58秒前
吃鲨鱼的小虾米完成签到,获得积分10
58秒前
飞快的一曲完成签到,获得积分10
59秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8129890
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9532205
关于积分的说明 21593471
捐赠科研通 7711556
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418007
关于科研通互助平台的介绍 2543700
邀请新用户注册赠送积分活动 2459182