非リボソームペプチドシンテターゼのレダクターゼドメインへのNADPH結合の調節に関する構造的洞察：協調ループ運動モデル

非リボソームペプチドシンテターゼ（NRP）およびポリケチドシンターゼ（PK）の終了モジュールは、チオエステラーゼドメイン（TE-ドメイン）を使用することにより、加水分解時に最終産物を酸（時には環化も伴う）として酸化します。ショートチェーンデヒドロゲナーゼ/レダクターゼ（SDR）ファミリーのレダクターゼドメイン（Rドメイン）は、4'-ホスホパンテテイン（4'-uptant）の腕をつけたペプチジル鎖、チオエステル、またはアルデヒドまたはアルコールに還元することにより、代替オフロードメカニズムを提供します。。最近の研究では、たとえばグリコペプチド脂質（gpl）smegmatisの生合成における機能的重要性が強調されています。マルチモジュラーNRPとPKのコンテキストでこれらのRドメインがどのように機能するかについての機械的理解は、よく理解されていません。この研究では、以前に報告されていない機能的に重要なループの立体構造の違いは、アセンブリラインNRPおよびPKS酵素学のコンテキストで機能することに関連する新しい結晶型のRドメインで特定されました。ここでは、これらの酵素への補因子結合のゲーティングを可能にする協調ループ運動モデルを提案し、基質が生合成中に活性部位に到達した後にのみ最終製品の放出を可能にします。。

The termination module of nonribosomal peptide synthetases (NRPS) and polyketide synthases (PKS) offloads the final product as an acid (occasionally also accompanied by cyclization) upon hydrolysis by employing thioesterase domains (TE-domains). Reductase domains (R-domains) of short-chain dehydrogenase/reductase (SDR) family offer an alternative offloading mechanism by reducing 4'-phosphopantetheine (4'-PPant) arm-tethered peptidyl chain, a thioester, to an aldehyde or an alcohol. Recent studies have highlighted their functional importance, for instance in the glycopeptidolipid (GPL) biosynthesis of Mycobacterium smegmatis, where the resulting alcoholic group is the site for subsequent modifications such as glycosylations. The mechanistic understanding of how these R-domains function in the context of multi-modular NRPS and PKS is poorly understood. In this study, conformational differences in functionally important loops, not reported previously, were identified in a new crystal form of R-domain which may be relevant to functioning in the context of assembly-line NRPS and PKS enzymology. Here, we propose a concerted loop movement model that allows gating of cofactor binding to these enzymes, enabling the release of the final product only after the substrate has reached the active site during biosynthesis, and therefore distinct from a canonical single domain SDR family of enzymes.