4つの酵素がチエナマイシン生合成におけるコエンザイムAの取り込みを定義しています

Four enzymes define the incorporation of coenzyme A in thienamycin biosynthesis.

• Michael F Freeman
• Kristos A Moshos
• Micah J Bodner
• Rongfeng Li
• Craig A Townsend

抄録

Streptomyces cattleyaのチエナマイシン遺伝子クラスターにコードされる3つのタンパク質（ThnR、ThnH、およびThnT）の酵素活性は、β-ラクタム系抗生物質チエナマイシンの活性側鎖成分を得るためにCoAを増分的に切断することが示されている。これらの結果は、以前の放射化学的取り込み実験に基づく提案に取って代わるものである。20年間、システインは抗生物質に直接取り込まれると考えられてきた。CoAの4-ホスホパンテテイン、パンテテイン、最終的にシステアミンへの特異的で段階的な切り捨てが、ThnR、ThnH、およびThnTを用いて、それぞれ一連の連成酵素アッセイで観察された。可能性のあるチエナマイシン生合成中間体に対処するために、パンテチン化カルバペナムが合成され、パンテチン切断酵素ThnTにとって有効な基質であることが示された。最後に、4番目の遺伝子ThnFは、アセチル-CoAの存在下でシステアミンを含むモデル化合物をN-アセチル化することができるタンパク質をコードしていることが示された。これらの4つの酵素は、これらの抗生物質のより広いクラスの一般的なプロセスで、主要なS. cattleyaカルバペネム、チエナマイシンおよびN-アセチルチエナマイシンの側鎖を生成するために、一次代謝からCoAをサイフォンすることが提案されている。

The enzymatic activities of three proteins encoded by the thienamycin gene cluster of Streptomyces cattleya (ThnR, ThnH, and ThnT) have been shown to incrementally cleave CoA to afford the active side-chain component of the beta-lactam antibiotic thienamycin. These results supersede proposals based on earlier radiochemical incorporation experiments. For 20 years it has been thought that cysteine was directly incorporated into the antibiotic. Specific, stepwise truncation of CoA to 4-phosphopantetheine, pantetheine, and finally cysteamine was observed with ThnR, ThnH, and ThnT, respectively, in a series of coupled enzymatic assays. Pantetheinylated carbapenams were synthesized to address possible thienamycin biosynthetic intermediates and were shown to be effective substrates for the pantetheine-cleaving enzyme ThnT. Finally, a fourth gene, thnF, was shown to encode a protein capable of N-acetylating a model compound containing cysteamine in the presence of acetyl-CoA, consistent with the production of the S. cattleya cometabolite, N-acetylthienamycin. Taken together, these four enzymes are proposed to siphon CoA from primary metabolism to create the side chains for the predominant S. cattleya carbapenems, thienamycin and N-acetylthienamycin, in a process likely to be general for the broader class of these antibiotics.