5 アミノ配糖体抗生物質の主要アグリコンである2-デオキシストレプタミンの菌種により異なる生合成(口頭発表の部)
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概要
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2-Deoxystreptamine (DOS) is a common aglycon of many important aminoglycoside antibiotics such as neomycin and butirosin. The biosynthesis of DOS starts from carbocyclization of D-glucose-6-phosphate by 2-deoxy-scyllo-inosose synthase (DOIS), and the subsequent transamination provides 2-deoxy-scyllo-inosamine (DOIA). DOIA is then oxidized and transaminated to form DOS. So far, DOIS and the aminotransferase have been enzymatically and genetically clarified. An enzyme for DOIA oxidation was the last enzyme to be characterized in the DOS biosynthesis. A cell-free extract of Streptomyces fradiae, a neomycin producer, was reported to have an NAD dependent dehydrogenase activity toward DOIA. In the neomycin biosynthetic gene cluster, only one NAD dependent dehydrogenase gene, neoA, has been found, and thus the gene product NeoA was supposed to be involved in the DOIA oxidation. In fact, the recombinant NeoA was found to oxidize DOIA to yield amino-DOI. On the other hand, a gene disruption study of a functionally uncharacterized btrN gene encoding a presumed radical SAM (S-adenosyl-L-methionine) protein suggested involvement of BtrN in the DOIA oxidation. The btrN gene was then heterologously expressed in E. coli and recombinant BtrN was used for enzymatic assay. Anaerobic purification and in vitro reconstitution of the [4Fe-4S] cluster resulted in the formation of active BtrN, which catalyzed the oxidation of DOIA to amino-DOI in the presence of SAM. Further kinetic studies and isotope tracing using [3-^2H]DOIA as a substrate showed that BtrN catalyzes the oxidation reaction through a radical mechanism. This type of enzyme entries to a new family of alcohol dehydrogenase using organic radical derived from SAM. The present study clearly demonstrated that two distinct dehydrogenases, NeoA and BtrN, catalyzing the same reaction in completely different mechanism in the DOS biosynthesis, are operative in S. fradiae and B. circulans, respectively.
- 天然有機化合物討論会の論文
- 2007-08-24
著者
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