（2R） - メチルマロニル-CoAを指定するLNMK二機能アシルトランスフェラーゼ/デカルボキシラーゼおよびポリケチド生合成の基質支援触媒を使用する

以前、我々は、メチルマロニル-CoAからのプロピオニル-S-アシルタンパク質（ACP）の形成を触媒したが、その基質特異性が（2S） - （2R） - （2R） - 、（2R） - 、または（2RS） - メチルマロニルCOAは不明でした。その後、LNMK ATおよびDC活性が同じ活性部位を共有し、ATの触媒残基とTYRを使用しているが、LNMK触媒の活性部位の近く内の一般的な基盤を識別できなかったことを明らかにしました。（i）LNMKは（2R） - メチルマロニル-CoAを指定し、（ii）ATおよびDC活性が結合されており、LNMKアクティブサイト内の不足している一般的なベースを説明するために、基質支援触媒を特徴とすることを示します。LNMKとそのホモログは、これまで知られており、広く普及している/DC酵素の唯一の二機能性です。したがって、これらの発見は、PKS化学と酵素学を豊かにします。（2S） - メチルマロニル-CoAエナンチオマーのみがPKSSによるポリケチド生合成の基質として以前に確立されているため、現在、ポリケチド生合成における（2R） - （2S） - メチルマロニル-CoAの両方の役割を確立し、（2RR） - メチルマロニル-CoAは、モデルホストの組み合わせ生合成または合成生物学戦略によるポリケチドの操作のための将来の努力の基質と見なされるべきです。

We previously showed that the bifunctional LnmK acyltransferase/decarboxylase (AT/DC) catalyzed the formation of a propionyl-S-acyl carrier protein (ACP) from methylmalonyl-CoA, but its substrate specificity to (2S)-, (2R)-, or (2RS)-methylmalonyl CoA was not known. We subsequently revealed that LnmK AT and DC activities share the same active site, employing a Tyr as the catalytic residue for AT, but failed to identify a general base within the vicinity of the active site for LnmK catalysis. We now show that (i) LnmK specifies (2R)-methylmalonyl-CoA and (ii) the AT and DC activities are coupled, featuring substrate-assisted catalysis via the enolate to account for the missing general base within the LnmK active site. LnmK and its homologues are the only bifunctional AT/DC enzymes known to date and are widespread. These findings, therefore, enrich PKS chemistry and enzymology. Since only the (2S)-methylmalonyl-CoA enantiomer has been established previously as a substrate for polyketide biosynthesis by PKSs, we now establish a role for both (2R)- and (2S)-methylmalonyl-CoA in polyketide biosynthesis, and (2R)-methylmalonyl-CoA should be considered as a substrate in future efforts for engineered production of polyketides by combinatorial biosynthesis or synthetic biology strategies in model hosts.