Strukturelle Einblicke in die Terpencyclasedomänen Zweier Pilzlicher Sesterterpensyntasen und Enzymengineering zur Diversifizierung von Sesterterpenen

Abstract

AbstractÜber die Strukturen und katalytischen Mechanismen von Sesterterpensynthasen (StTSs) ist wenig bekannt, was das strukturbasierte Engineering von StTSs zur Erweiterung der strukturellen Diversität von Sesterterpenen erheblich erschwert. Wir berichten hier über die Kristallstrukturen der Terpencyclisierungsdomänen (TC) von zwei pilzlichen StTSs: der Sesterfisherol‐Synthase (NfSS) und der Sesterbrasiliatrien‐Synthase (PbSS). Beide TC‐Strukturen enthalten Benzyltriethylammoniumchlorid (BTAC), Pyrophosphat (PPi) und Magnesiumionen (Mg2+), wodurch die katalytisch aktiven Zentren klar definiert sind. Eine Kombination aus Theorie und Experimenten, einschließlich der Modellierung carbokationischer Intermediate, ortsgerichteter Mutagenese und Isotopenmarkierungen, lieferte detaillierte Einblicke in die strukturellen Grundlagen der katalytischen Mechanismen. Strukturbasiertes Engineering von NfSS und PbSS führte zur Bildung von 20 Sesterterpenen, darunter 13 neue Verbindungen und vier Epimerpaare mit unterschiedlichen Konfigurationen an C18. Diese Ergebnisse erweitern die strukturelle Vielfalt von Sesterterpenen und liefern wichtige Erkenntnisse für die zukünftige Forschung im Bereich der synthetischen Biologie.