Tandem ketone reduction in pepstatin biosynthesis reveals an F420H2–dependent statine pathway

生物合成 生物化学 胃蛋白酶抑制剂 非核糖体肽 聚酮 生物 氧化还原酶 聚酮合酶 化学 立体化学 蛋白酶
作者
Jingjun Mo,Asfandyar Sikandar,Haowen Zhao,Ghader Bashiri,Liujie Huo,Martin Empting,Rolf Müller,Chengzhang Fu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-025-59785-0
摘要

Abstract Pepstatins are potent inhibitors of aspartic proteases, featuring two statine residues crucial for target binding. However, the biosynthesis of pepstatins, especially their statine substructure, remains elusive. Here, we discover and characterize an unconventional gene cluster responsible for pepstatin biosynthesis, comprising discrete nonribosomal peptide synthetase and polyketide synthase genes, highlighting its trans -acting and iterative nature. Central to this pathway is PepI, an F 420 H 2 -dependent oxidoreductase. The biochemical characterization of PepI reveals its role in the tandem reduction of β-keto pepstatin intermediates. PepI first catalyzes the formation of the central statine, then produces the C-terminal statine moiety. The post-assembly-line formation of statine by PepI contrasts with the previously hypothesized biosynthesis involving polyketide synthase ketoreductase domains. Structural studies, site-directed mutagenesis, and deuterium-labeled enzyme assays probe the mechanism of F 420 H 2 -dependent oxidoreductases and identify critical residues. Our findings uncover a unique statine biosynthetic pathway employing the only known iterative F 420 H 2 -dependent oxidoreductase to date.

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