Characterization of a Radical SAM Oxygenase for the Ether Crosslinking in Darobactin Biosynthesis

化学 生物合成 乙醚 立体化学 加氧酶 羟基自由基 基质(水族馆) 生物化学 激进的 有机化学 海洋学 地质学
作者
Nguyen Hai Dang,I Dewa Made Kresna,Nils Böhringer,Jeremie Ruel,E. De la Mora,Jil-Christine Kramer,Kim Lewis,Yvain Nicolet,Till F. Schäberle,Kenichi Yokoyama
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (41): 18876-18886 被引量:37
标识
DOI:10.1021/jacs.2c05565
摘要

Darobactin A is a ribosomally synthesized, post-translationally modified peptide (RiPP) with potent and broad-spectrum anti-Gram-negative antibiotic activity. The structure of darobactin A is characterized by an ether and C–C crosslinking. However, the specific mechanism of the crosslink formation, especially the ether crosslink, remains elusive. Here, using in vitro enzyme assays, we demonstrate that both crosslinks are formed by the DarE radical S-adenosylmethionine (SAM) enzyme in an O2-dependent manner. The relevance of the observed activity to darobactin A biosynthesis was demonstrated by proteolytic transformation of the DarE product into darobactin A. Furthermore, DarE assays in the presence of 18O2 or [18O]water demonstrated that the oxygen of the ether crosslink originates from O2 and not from water. These results demonstrate that DarE is a radical SAM enzyme that uses oxygen as a co-substrate in its physiologically relevant function. Since radical SAM enzymes are generally considered to function under anaerobic environments, the discovery of a radical SAM oxygenase represents a significant change in the paradigm and suggests that these radical SAM enzymes function in aerobic cells. Also, the study revealed that DarE catalyzes the formation of three distinct modifications on DarA; ether and C–C crosslinks and α,β-desaturation. Based on these observations, possible mechanisms of the DarE-catalyzed reactions are discussed.

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