光合成パートナーシップにおける複雑なポリケチドの動物生合成

Animal biosynthesis of complex polyketides in a photosynthetic partnership.

• Joshua P Torres
• Zhenjian Lin
• Jaclyn M Winter
• Patrick J Krug
• Eric W Schmidt

抄録

複雑なポリケチドは、典型的には微生物の代謝と関連している。ここでは、動物もまた、微生物のような複雑なポリケチドを作っていることを報告する。我々は、サコグラサン動物が複雑な生成物を合成するために使用する脂肪酸合成酵素(FAS)様ポリケチド合成酵素(PKS)タンパク質の広範な分岐が存在することを示す。精製されたサコゴラサンタンパク質EcPKS1は、基質としてメチルマロニル-CoAのみを使用しており、そうでなければ動物の脂質代謝では知られていない。サコゴラサンは海ナメクジであり、そのうちのいくつかは藻類を食べ、細胞を消化するが、機能的な葉緑体を維持している。ここでは、ポリケチドがこの珍しい光合成のパートナーシップをサポートしているという証拠を提供します。FAS様PKSファミリーは、ポリケチドと脂肪酸代謝の未知の分岐を表しており、生物医学的に関連する動物の酵素や化学物質の多様性をコードしており、発見が待ち望まれている。無傷の動物ポリケチド生合成酵素の生化学的特徴付けは、メタゾ類の未開発の代謝の可能性を理解するための扉を開く。

Complex polyketides are typically associated with microbial metabolism. Here, we report that animals also make complex, microbe-like polyketides. We show there is a widespread branch of fatty acid synthase- (FAS)-like polyketide synthase (PKS) proteins, which sacoglossan animals use to synthesize complex products. The purified sacogolassan protein EcPKS1 uses only methylmalonyl-CoA as a substrate, otherwise unknown in animal lipid metabolism. Sacoglossans are sea slugs, some of which eat algae, digesting the cells but maintaining functional chloroplasts. Here, we provide evidence that polyketides support this unusual photosynthetic partnership. The FAS-like PKS family represents an uncharacterized branch of polyketide and fatty acid metabolism, encoding a large diversity of biomedically relevant animal enzymes and chemicals awaiting discovery. The biochemical characterization of an intact animal polyketide biosynthetic enzyme opens the door to understanding the immense untapped metabolic potential of metazoans.