Solving the Puzzle of One‐Carbon Loss in Ripostatin Biosynthesis

Abstract

Ripostatin is a promising antibiotic that inhibits RNA polymerase by binding to a novel binding site. In this study, the characterization of the biosynthetic gene cluster of ripostatin, which is a peculiar polyketide synthase (PKS) hybrid cluster encoding cis- and trans-acyltransferase PKS genes, is reported. Moreover, an unprecedented mechanism for phenyl acetic acid formation and loading as a starter unit was discovered. This phenyl-C2 unit is derived from phenylpyruvate (phenyl-C3) and the mechanism described herein explains the mysterious loss of one carbon atom in ripostatin biosynthesis from the phenyl-C3 precursor. Through in vitro reconstitution of the whole loading process, a pyruvate dehydrogenase like protein complex was revealed that performs thiamine pyrophosphate dependent decarboxylation of phenylpyruvate to form a phenylacetyl-S-acyl carrier protein species, which is supplied to the subsequent biosynthetic assembly line for chain extension to finally yield ripostatin.

An L-threonine transaldolase is required for L-threo-β-hydroxy-α-amino acid assembly during obafluorin biosynthesis

“…Taken together these combined data suggest that the biosynthetic pathway is tightly regulated to avoid the accumulation of intermediates deleterious to cell growth and survival. Interestingly, the intermediary of free phenylacetaldehyde, a reactive aldehyde structurally similar to 10 , is avoided in the recently reported ripostatin biosynthetic pathway via the activity of a pyruvate dehydrogenase-like complex which functions to decarboxylate phenylpyruvate and then retain the phenylacetaldehyde product as a phenylacetyl-S-carrier protein species42. Finally, bioinformatics suggests the obafluorin BGC is regulated by quorum sensing under the control of the luxIR homologues obaAB .…”

Polyketide β-branching: diversity, mechanism and selectivity

“…23). 129,130 The endo-b-methyl forms via the canonical pathway whilst tethered to the di-domain of ACP A s in RipD. However, the carboxymethyl b-branch lacks the nal ECH 2 -catalysed decarboxylation and occurs while tethered to the single ACP A in RipE, immediately prior to off-loading by the terminal thioesterase.…”

Avanços Recentes Em Biossíntese Combinatória De Policetídeos: Perspectivas E Desafios

“…Um módulo usual de PKS do tipo I deve conter no mínimo 3 domínios essenciais: domínio de cetoacila sintase (KS), responsável por catalisar a formação de uma ligação C-C através de uma condensação descarboxilativa, um domínio de acetiltranferase (AT), responsável por recrutar uma unidade extensora e uma proteína carreadora de acila (ACP), que participa como um carregador da cadeia policetídica em formação. Essa classe possui também variações nos domínios AT sendo trans-AT 18 quando não estão posicionados subsequente (alinhados) aos demais domínios ou cis-AT, quando alinhados. Ao final de todos os módulos, o domínio de tioesterase (TE) é responsável pela transesterificação do policetídeo retirando-o do complexo enzimático.…”

“…Nesse contexto, centenas de produtos "não-naturais" foram projetados, principalmente àqueles provenientes das PKSs do tipo I. Os trabalhos em biossíntese combinatória apoiaram-se na manipulação do substrato inserido nas "linhas de montagem", utilizando as mais variadas técnicas de biologia molecular, incluindo a fusão de genes, inativação de genes, substituição genética, alteração dos domínios enzimáticos e troca de módulos de forma a produzir diversidade estrutural 24 e até mesmo demonstrar aspectos evolutivos das PKSs do tipo I. Sugimoto e colaboradores 25 exploraram a engenharia da biossíntese da luteroreticulina (17). Nesse exemplo, o grupo partiu de uma PKS análoga responsável pela biossíntese da aurethina (18) e por deleções e inserções gênicas nos módulos previstos foi possível…”