Streptomyces wadayamensis mpppはPLP依存性のオキシダーゼであり、オキシゲナーゼではありません

Streptomyces wadayamensis（SWMPPP）のPLP依存性L-アルギニンヒドロキシラーゼ/ディアミナーゼMPPPは、いくつかの非毒性産生抗生物質に見られる非タンパク性アミノ酸であるL-エンドラシジン酸の生合成に関与しています。SWMPPPは、PLPと分子酸素のみを使用して、L-アルギニンの4電子酸化を触媒し、2-OXO-4（S） - ヒドロキシ-5-グアニジノバレア酸と2-OXO-5-グアニジノバリック酸の混合物を形成します。カタラーゼの存在下および非存在下での定常状態の速度論分析は、反応で消費された二酸素のすべての分子に対して過酸化分子の1つが形成されることを示しています。さらに、2-oxo-4（S） - ヒドロキシ-5-グアニジノベリック酸の各分子について、生成2つの分子が消費され、4-ヒドロキシと2-Keto基が水に由来することを示唆しています。これは、[18] O2またはH2 [18] Oを使用して反応を実行し、ESI-MSによる製品を分析することで確認されました。[18] oの取り込みは、H2 [18] oで反応が行われた場合にのみ観察されました。L-アルギニン、2-オキソ-4（S） - ヒドロキシ-5-グアニジノベリック酸、または2- XO-5-グアニジノベリック酸を含むSWMPPPの結晶構造は、2.2、1.9の分解能で決定されました。それぞれ1.8Å。構造データは、基質または生成物が活性部位に結合しない限り、タンパク質のN末端部分が無秩序であることを示しています。この観察結果は、N末端ヘリックスが基質結合および/または触媒に役割を果たしている可能性があることを示唆しています。N末端変異体の構造的および速度論的特性は、N末端が触媒に重要であることを示しています。この新しい情報に照らして、L-アルギニンのSWMPPP触媒酸化の以前に提案されていたメカニズムを改良しました。

The PLP-dependent l-arginine hydroxylase/deaminase MppP from Streptomyces wadayamensis (SwMppP) is involved in the biosynthesis of l-enduracididine, a nonproteinogenic amino acid found in several nonribosomally produced peptide antibiotics. SwMppP uses only PLP and molecular oxygen to catalyze a 4-electron oxidation of l-arginine to form a mixture of 2-oxo-4(S)-hydroxy-5-guanidinovaleric acid and 2-oxo-5-guanidinovaleric acid. Steady-state kinetics analysis in the presence and absence of catalase shows that one molecule of peroxide is formed for every molecule of dioxygen consumed in the reaction. Moreover, for each molecule of 2-oxo-4(S)-hydroxy-5-guanidinovaleric acid produced, two molecules of dioxygen are consumed, suggesting that both the 4-hydroxy and 2-keto groups are derived from water. This was confirmed by running the reactions using either [18]O2 or H2[18]O and analyzing the products by ESI-MS. Incorporation of [18]O was only observed when the reaction was performed in H2[18]O. Crystal structures of SwMppP with l-arginine, 2-oxo-4(S)-hydroxy-5-guanidinovaleric acid, or 2-oxo-5-guanidinovaleric acid bound were determined at resolutions of 2.2, 1.9. and 1.8 Å, respectively. The structural data show that the N-terminal portion of the protein is disordered unless substrate or product is bound in the active site, in which case it forms a well-ordered helix that covers the catalytic center. This observation suggested that the N-terminal helix may have a role in substrate binding and/or catalysis. Our structural and kinetic characterizations of N-terminal variants show that the N-terminus is critical for catalysis. In light of this new information, we have refined our previously proposed mechanism of the SwMppP-catalyzed oxidation of l-arginine.