Biosynthesis of fungal alkyl citrates and polyketides

Abstract

Das Hauptaugenmerk der vorgestellten Arbeit lag auf dem Verständnis des Biosynthesewegs von Viridofungin, der Untersuchung der enzymatischen Eigenschaften der Schlüsselenzyme aus dem Byssochlaminsäure-Weg und der Entwicklung der PKS von Tenellin. In einer kombination aus genetischen und chemischen experimenten Ansatz wurden der Biosyntheseweg von Viridiofungin und die Funktionen von Enzymen aus dem Byssochlaminsäure-Weg sowie die Programmierung des Tenellin-PKS (TENS) -Systems aufgeklärt. Das Trichoderma-virid MF5628 wurde zunächst durch Illumina- und Oxford-Nanoporen-Sequenzierung genomsequenziert. Es wurde unter Verwendung einer Kombination aus gezielter Gen-Knockout- und RNA-Interference-basierter Stummschaltung im nativen Organismus ein neuer, nicht veröffentlicht Biosyntheseweg identifiziert, an dem eine tRNA-Ligase beteiligt ist. Es wurde festgestellt, dass ein Citrat-Synthase-ähnliches Enzym und ein tRNA-Ligase-ähnliches Enzym für die Biosynthese von Viridiofungin essentiell sind. Die Biosynthese von Byssochlaminsäure wurde durch Proteinexpression und in-vitro-Studie enukleiert. Eine Hydrolase, Citrat-Synthase, zwei 2-Methylcitrat-Dehydratase, zwei KSIs und zwei PEBPs-Proteine wurden in E. coli und Hefe exprimiert. Während der Maleinsäureanhydridmonomer Biosynthese kann eine Hydrolase die Hexaketidform vom ACP hydrolysieren. Die Citrat-Synthase kann Hexaketid-CoA und Oxalacetat als Substrat verwenden, um (2S, 3R) -Citrat zu bilden. 2-Methylcitrat-Dehydratase nimmt (2S, 3R) -Citrat-Diasteroisomer als Substrat, um ein 2, 3-Alken im Produkt zu bilden, und das Produkt kann ein spontan cyclisiertes Maleinsäureanhydridmonomer bilden. Zwei KSI verwenden schließlich Maleinsäureanhydrid-monomer, um das dimerisierte Produkt Byssochlaminsäure zu bilden. PEBP-Enzyme sind nicht der Katalyse der Dimerisierung beteiligt. Basierend auf dem KR-Domain-Swap-Experiment mit TenS wurde die Kettenlängenprogrammierung in TenS aufgeklärt. Sechs KR-Domänen-Subfragmente, die mit den homologen Fragmenten der Hexaketid-Desmethylbassianin-Synthase (DMBS) und drei mit der Heptaketid-Militarinon-Synthase (MILS) ausgetauscht wurden, führten zur Synthese unterschiedlicher Kettenlängen von Polyketid-Produkten. Insbesondere der MILS KR-Domänenaustausch führte zur Synthese von Penta, Hexa und Heptaketiden. Die Ergebnisse dieser und vorherger Experimente in unserer Gruppe werden einbezogen, indem die Existenz einer Konkurrenz zwischen den CMeT- und KR-Domänen berücksichtigt wird.