MyxobacteriaにおけるイソバリルCoAへの生合成経路：メバロン酸経路の関与

メバロン酸経路から分岐し、分岐鎖脂肪酸と二次代謝産物の生合成のためのスターターユニットを提供する生合成シャント経路が、Myxobacterium stigmatella aurantiacaの株で同定されています。この経路は、分岐鎖アルファケト酸デヒドロゲナーゼ遺伝子（BKD）が不活性化され、正常な枝鎖アミノ酸分解プロセスを損なうと上方制御されます。この経路では、イソヴァリルCoAは3,3-ジメチルアクリルCoA（DMA-CoA）に由来することを以前に提案しました。ここでは、DMA-CoAが3-メチルカット-3-エノイル-CoA（3MB-COA）の異性化産物であることを示します。この化合物は、メバロン酸5-二リン酸へのイソペンテニル二リン酸への変換に似た脱炭酸/脱水反応により、3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoA（HMG-CoA）に直接由来します。BKD変異体の細胞抽出物のHMG-COAとのインキュベーションにより、3MB-COAまたはDMA-COAの分子量と生成物が得られました。このシャント経路は、おそらく可逆的に動作し、前駆体としてL-ロイシンを利用する粘液菌のイソプレノイド生合成のモノマーの代替ソースを提供します。

A biosynthetic shunt pathway branching from the mevalonate pathway and providing starter units for branched-chain fatty acid and secondary metabolite biosynthesis has been identified in strains of the myxobacterium Stigmatella aurantiaca. This pathway is upregulated when the branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase gene (bkd) is inactivated, thus impairing the normal branched-chain amino acid degradation process. We previously proposed that, in this pathway, isovaleryl-CoA is derived from 3,3-dimethylacrylyl-CoA (DMA-CoA). Here we show that DMA-CoA is an isomerization product of 3-methylbut-3-enoyl-CoA (3MB-CoA). This compound is directly derived from 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) by a decarboxylation/ dehydration reaction resembling the conversion of mevalonate 5-diphosphate to isopentenyl diphosphate. Incubation of cell-free extracts of a bkd mutant with HMG-CoA gave product(s) with the molecular mass of 3MB-CoA or DMA-CoA. The shunt pathway most likely also operates reversibly and provides an alternative source for the monomers of isoprenoid biosynthesis in myxobacteria that utilize L-leucine as precursor.