301: 조립 라인 폴리케타이드 합성효소 ()

Author: Janet Iwasa Translator:

조립 라인 폴리케타이드 합성효소중 하나 인 Lsd14 (PDB 7s6b). 오른쪽에 표시된 아실 수송 단백질은 구조 데이터에서 누락되었습니다.
조립 라인 폴리케타이드 합성효소중 하나 Lsd14 (PDB 7s6b). 오른쪽에 표시된 아실 수송 단백질은 구조 데이터에서 누락되었습니다. 고해상도 TIFF 이미지는이쪽。

폴리케티드 합성효소(PolyKetide Synthase, PKS)는 세균, 균류, 식물 등 다양한 생물에 존재하며 다양한 생리활성 천연 화합물의 생산을 담당하고 있다. 의학적으로 중요한 폴리케티드의 예로는 항생제(에리스로마이신 erythromycin, 테트라사이클린 tetracycline), 면역억제제(라파마이신 rapamycin), 암 치료제(에포틸론 epothilone, 독소루비신 doxorubicin), 항진균제(암포테리신 B amphotericin B, 아베르멕틴 avermectin) 등을 들 수 있다.

모듈식 메가 효소

일부 PKS는 특히 큰 복합체이며 일부 구성 요소로 구성됩니다. 에서 일반적으로 발견되는 도메인은 합성 중 폴리 케 티드를 다른 도메인간에 수송하는 아실 수송 단백질 (acyl carrier) protein, ACP), 신장 단위인 아실-CoA 분자를 ACP에 결합시키는 아실기 전이 효소(acyltransferase, AT), 축합 반응에 의해 폴리케티드 사슬의 신장을 촉매하는 케토 합성 효소(ketosyntha se, KS)도메인 등 이 있다. lasalocidi 에 의한 항생제 라살로사이드 A (lasalocid A, PDB 7s6b)의 합성과 관련된 PKS 모듈 Lsd14에서 볼 수 있습니다. 일부 PKS는 특히 큰 복합체이며 일부 구성 요소로 구성됩니다. 각 구성 요소는 다양한 효소 도메인으로 구성되며 각각은 특정 폴리 케 티드의 합성에 역할을합니다.

열린 상태(PDB 7m7f)에서는 하나의 ACP가 DEBS M1의 케토신타제(KS) 도메인에 결합되어 있는 것이 보인다. 부위에 결합할 수 없게 되어 있다.
열린 상태(PDB 7m7f)에서는 하나의 ACP가 DEBS M1의 케토신타제(KS) 도메인에 결합되어 있는 것이 보인다. 부위에 결합할 수 없게 되어 있다. 고해상도 TIFF 이미지는이쪽。

조립 라인 작업자

Lsd14는 조립 라인 PKS라고 불리는 폴리 케 티드 합성 효소의 일종입니다. 이러한 큰 복합체의 경우, 성장하는 폴리 케 티드 사슬은 각 모듈이 갖는 각 효소 도메인에 의해 정확하게 한 번씩입니다. 하나의 순서로 처리됩니다. 폴리 케 티드의 한쪽 끝을 유지하고 다음 도메인이나 모듈에 전달하기 위해 다른 위치로 이동하는 ACP 도메인은이 긴밀하게 연계 된 복합체에서 중심 역할을합니다. 연주.

질서 유지

Lsd14 및 좌측도에 나타내는 6-데옥시에리스로놀라이드 합성효소(6-deoxyerythronolide synthase, DEBS M1)의 모듈을 포함한 다양한 조립 라인 PKS 모듈에 대한 최근에 발견 된 구조로부터 모듈 내의 도메인이 어떻게 공간 배치되어 있는지가 밝혀졌습니다. 2개를 가진 예상외의 비대칭 이량체 구조가 밝혀졌다. , 또는 위의 Lsd14의 구조에서 볼 수 있음)은 PKS가 한 번에 사용할 수있는 한쪽 또는 한 반응실 만 있음을 시사하며 동일한 모듈이 폴리 케 티드의 확장을 중복하여 수행하는 것을 방지합니다. PKS 모듈의 구조 변화도 합성이 올바른 순서로 이루어지는 것을 보장합니다. M1에서는 KS 도메인에서 축합 반응이 방아쇠가 되어 발생한다고 생각되는 AT 도메인의 구조 변환에 의해 모듈이 "닫힌" 상태(PDB 7m7j)가 되어 ACP가 KS에 재결합하는 것을 차단하고 있다. 마찬가지로 Lsd14는 다른 배치 상태가 특정 촉매 부위를 차단하는 것으로 알려져 있으며 ACP가 효소 도메인에 잘못된 순서로 결합하는 것을 방지하는 것으로 생각됩니다.

작용하는 폴리케티드 합성

이 애니메이션에서 왼쪽에 나타나는 것은 Streptomyces venezuelae (EMDB 5647-5653 ) 유래의 피크로마이신(pikromycin) PKS 모듈 5(PikAIII)로, 조지아스 스키니오티스(Georgios Skiniotis)씨와의 공동 연구에 의해 작성한 것이다. . 전술한 Lsd14나 DEBS와는 달리, PikAIII는 대칭적인 구조를 갖고, 양쪽의 반응실에서 동시에 반응을 촉매할 수 있다고 생각되고 있다. 애니메이션의 첫 번째 부분에서는 ACP 모듈이 일련의 모듈을 통해 폴리케티드 가닥(빛나는 지점에서 표시)을 어떻게 운반하고 전달하는지 보여준다. 애니메이션의 제2부에서는, 1개의 모듈에 주목해, AT와 KS의 작용에 의해 폴리케티드가 단계적으로 성장하는 모습을 그리고 있다.

구조 보기

다른 장소에서 결합

표시 방식: 정지 이미지

인터랙티브 조작이 가능한 페이지로 전환하려면 그림 아래의 버튼을 클릭하십시오. 읽기가 시작되지 않을 때는 그림을 클릭하십시오.

폴리케티드는 연장될 때 아실 수송 단백질에 의해 유지되지만, 이 아실 수송 단백질은 상이한 타이밍에서 상이한 효소 부위를 인식하고 결합해야 한다. 다른 장소를 통해 케토 합성 효소 (파란색, PDB 7s6c)에 결합하는 방법에 더하여, ACP (핑크색)가 아실 기 전이 효소 (좌측 분자의 녹색 부분, PDB 7s6b)에 결합하는 방법에 대해서도 나타내었다.

이해를 높이기 위한 토픽

  1. PKS 단백질은 지방산 합성 효소 (fatty acid synthase)를 포함한 큰 단백질 그룹 (슈퍼 패밀리)의 일원이다. 효소로 운반하기 위해 ACP를 사용하십시오.

참고문헌

  1. 7s6b, 7s6c Bagde, S.R., Mathews, I.I., Fromme, J.C., Kim, C.Y. 2021 Modular polyketide synthase contains two reaction chambers that operate asynchronously. Science 374 723-729
  2. 7m7f, 7m7j Cogan, D.P., Zhang, K., Li, X., Li, S., Pintilie, G.D., Roh, S.H., Craik, C.S., Chiu, W., Khosla, C. 2021 Mapping the catalytic conformations of an assembly-line polyketide synthase module. Science 374 729-734
  3. Soohoo AM, Cogan DP, Brodsky KL, Khosla C. 2024 Structure and Mechanisms of Assembly-Line Polyketide Synthases. Annu Rev Biochem. Aug;93(1) 471-498
  4. Grininger M. 2023 Enzymology of assembly line synthesis by modular polyketide synthases. Nat Chem Biol. Apr;19(4) 401-415
  5. Bagde SR, Kim CY. 2024 Architecture of full-length type I modular polyketide synthases revealed by X-ray crystallography, cryo-electron microscopy, and AlphaFold2. Nat Prod Rep. Mar 19
  6. Dutta S, Whicher JR, Hansen DA, Hale WA, Chemler JA, Congdon GR, Narayan AR, Håkansson K, Sherman DH, Smith JL, Skiniotis G. 2014 Structure of a modular polyketide synthase. Nature. Jun 26;510(7506) 512-517
  7. Whicher JR, Dutta S, Hansen DA, Hale WA, Chemler JA, Dosey AM, Narayan AR, Håkansson K, Sherman DH, Smith JL, Skiniotis G. 2014 Structural rearrangements of a polyketide synthase module during its catalytic cycle. Nature Jun 26;510(7506) 560-564

이 기사는 RCSB PDB의 PDB-101로 제공되고 있는 「Molecule of the Month」의.2025년1월의 기사를 한국어로 번역한 것입니다.전재·인용에 대해서는 이용 규약을 봐 주세요.

	{
    "header": {
        "minimamHeightScale": 1.0,
        "scalingAnimSec": 0.3
    },
    "src": {
        "spacer": "/share/im/ui_spacer.png",
        "dummy": "/share/im/ui_dummy.png"
    },
    "spacer": "/share/im/ui_spacer.png"
}