L-苯丙氨酸和L-酪氨酸同系化途径末端酶对侧链具有高度宽容性

天然产物（NPs）及其衍生物是小分子药物的重要来源，而这些天然产物的构建模块通常是氨基酸。这些氨基酸既包括蛋白质氨基酸，也包括非蛋白质氨基酸（NPAAs）；后者拓展了天然产物的结构多样性。同系延长（homologation），即在氨基酸侧链中引入一个亚甲基，是生成非蛋白质氨基酸的一种修饰方式。若能够解析并改造天然的同系延长通路，则可将其用于天然产物的多样化。 在本研究中，我们考察了该通路的末端酶 HphB，以确定其底物范围。我们使用多种与其天然底物相比在骨架和/或侧链结构上存在差异的底物对 HphB 进行了测试。结果表明，HphB 对具有不同侧链的底物表现出较高的底物兼容性，同时对底物骨架保持严格的特异性。与来自初级代谢通路的两种同源酶进行比较分析后发现，HphB 表现出显著更高的底物兼容性。生物信息学分析和结构建模表明，这种兼容性源于其活性位点上方缺少一个“盖子”（lid），从而使底物侧链更多地暴露于溶剂环境中。本研究突出了 HphB 独特的底物灵活性，并为通过工程化同系延长通路生成氨基酸衍生物迈出了关键一步。

天然产物（NPs）及其衍生物是小分子药物的重要来源，而这些天然产物的组成单元通常是氨基酸。这些氨基酸既包括蛋白源性氨基酸，也包括非蛋白源性氨基酸（NPAAs）；后者拓展了天然产物的结构多样性。同系延长（homologation），即在氨基酸侧链中增加一个亚甲基，是生成非蛋白源性氨基酸的一种修饰方式。如果能够表征并改造天然的同系延长途径，就有望将其用于天然产物的多样化。在本研究中，我们考察了该途径的末端酶 HphB，以确定其底物范围。研究使用了多种与其天然底物相比在骨架和/或侧链结构上存在差异的底物对 HphB 进行测试。结果表明，HphB 对具有不同侧链的底物表现出较高的底物兼容性，同时对底物骨架保持严格的特异性。与初级代谢途径中的两种同源酶进行比较分析显示，HphB 表现出显著更高的底物兼容性。生物信息学分析和结构建模表明，这种兼容性来源于其活性位点上方缺乏一个“盖状结构（lid）”，从而使底物侧链更多地暴露于溶剂环境中。本研究凸显了 HphB 独特的底物灵活性，并为通过工程化改造同系延长途径以生成氨基酸衍生物迈出了重要一步。

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🏷️ 天然产物 非蛋白氨基酸 酶底物特异性 同系延长通路 结构建模 酶工程