ミラー対称2,4-ジアミノ酪酸ホモポリマーの立体導入生合成は、アデニル化活性化によって非常に支配されています

自然界で発見された4つの生物活性カチオン性ホモポリ（アミノ酸）のうち、2つは、生合成が長い間説明されていなかったポリ（2,4-ジアミノ酪酸）（ポリダブ）の鏡像異性体です。彼らの構造の類推は、ε-ポリ（L-リジン）シンテターゼ様酵素学を利用しているが、ポリマービルディングブロックのエナンチオマー反転のための前例のないプロセスを使用して共通の生合成経路を共有できることをもっともらしく示唆しました。この可能性を調査するために、Streptomyces celluloflavusの使用31およびStreptoalloteichus nbrc15115におけるPoly-L-dabとその鏡像異性体Poly-dabの生合成を比較的調査しました。生化学的アッセイ。彼らは同じ生合成経路を共有していましたが、ポリDAB生合成遺伝子クラスターはさらにラセマーゼ遺伝子を抱きしめました。l異性体を生成するシンテターゼとは対照的に、ポリDABシンテターゼがアデニル化を介して選択的に活性化されたD-DABがアデニル化を介して選択的に活性化されたという重要な発見は、ラセマーゼによって生成された自由拡散性D-DABが直接活性化されて直接活性化されることを示しました。ポリマー。したがって、私たちの研究は、アラニン以外のD-アミノ酸のアデニル化活性によって支配された非リボソームペプチドの立体選択的生合成の最初の実証を表しています。ポリダブ合成酵素間のシリコ配列比較により、ダブエナンチオマーの識別に潜在的に関与するアミノ酸残基を特定することができました。我々の結果は、新規生物活性カチオン性ポリ（アミノ酸）の将来の発見だけでなく、D-configurationを伴うデザイナー非リボソームペプチドの作成についても重要な洞察を提供します。

Among the four bioactive cationic homo-poly(amino acids) discovered in nature, two are mirror-image isomers of poly(2,4-diaminobutyric acid) (poly-Dab) whose biosynthesis has long been unexplained. Their structural analogy plausibly suggested that they could share a common biosynthetic pathway utilizing ε-poly(l-lysine) synthetase-like enzymology but with an unprecedented process for enantiomeric inversion of polymer building blocks. To investigate this possibility, we comparatively explored the biosynthesis of poly-l-Dab and its mirror-image isomer poly-d-Dab in Streptomyces celluloflavus USE31 and Streptoalloteichus hindustanus NBRC15115, respectively, through genome mining, genetic inactivation, and heterologous expression combined with biochemical assays. While they shared the same biosynthetic pathway, the poly-d-Dab biosynthetic gene cluster additionally harbored the racemase gene. The critical finding that poly-d-Dab synthetase, in contrast to the synthetase generating the l-isomer, selectively activated d-Dab through adenylation conclusively demonstrated that free diffusible d-Dab preactivationally generated by the racemase is directly activated to be incorporated into the polymer. Our study thus represents the first demonstration of the stereoselective biosynthesis of a nonribosomal peptide governed by adenylation activity for a d-amino acid other than alanine. In silico sequence comparison between poly-Dab synthetases allowed us to identify amino acid residues potentially responsible for the discrimination of Dab enantiomers. Our results will provide significant insight not only for the future discovery of novel bioactive cationic poly(amino acids) but also for the creation of designer nonribosomal peptides with d-configuration.