Substrátová specifita adenylačních domén synthetas v sekundárním metabolismu.

Abstract

Klíčovým krokem biosyntézy linkosamidových antibiotik je kondenzace řízená oligomerním enzymem linkosamidsyntetázou (LS). Tento unikátní enzym katalyzuje spojení aminokyselinové a aminocukerné složky obou linkosamidů - linkomycinu a celesticetinu. Jednou z nejdůležitějších komponent LS je adenylační doména rozpoznávající a aktivující aminokyselinové prekurzory. Substrátová specifita adenylační domény je určena souborem 10 aminokyselinových zbytků, nazývaných neribozomální kód, jejichž postranní řetězce jsou v kontaktu se substrátem. Homologní adenylační domény LmbC z biosyntézy linkomycinu a CcbC z biosyntézy celesticetinu aktivují odlišné aminokyselinové prekurzory (2S,4R)-4-propyl-L-prolin (PPL) resp. L-prolin. V první části práce byl experimentálně otestován vliv vybraných aminokyselinových zbytků neribozomálního kódu LmbC na substrátovou specifitu celé domény. Byly určeny aminokyselinové zbytky, jejichž postranní řetězce mají největší význam pro preferenci PPL substrátu oproti L-prolinu: G308, A207 a L246. V druhé části práce byl posuzován vliv dvojitých mutací v neribozomálním kódu LmbC a CcbC na substrátovou specifitu obou domén. Byly připraveny a biochemicky charakterizovány domény LmbC G308V + A207F a CcbC V306G + F205A. Výsledky obou bloků experimentů přinesly nové důkazy pro platnost homologních...

The crucial part of the biosynthesis of lincosamide antibiotics lincomycin and celesticetin is the condensation of amino sugar and amino acid moieties. This reaction is catalysed by the oligomeric enzyme lincosamide synthetase (LS). One of the most important components of LS is adenylation domain recognizing and activating amino acid precursor. The substrate specificity of adenylation domain is determined by "nonribosomal code", 10 amino acids residues which side chains are in close contact with the activated substrate. The homologous adenylation domains LmbC from biosynthesis of lincomycin and CcbC from biosynthesis of celesticetin exhibit strong substrate specificity for their natural substrates (2S,4R)-4-propyl-L-proline (PPL) and L-proline, respectively. At first the effect of selected amino acid residues of LmbC nonribosomal code on the substrate specificity of the whole domain was tested. The amino acids residues, most important for preference of PPL substrate over L proline, were determined: G308, A207 and L246. Then the effect of double mutations in nonribosomal codes of both LmbC and CcbC on their substrate specificity was evaluated. The double mutants LmbC G308V + A207F and CcbC V306G + F205A were prepared and tested biochemically. The results brought new evidence of validity of homologous models...