东京大学Yohei,Katsuyama组Angew,|,GPP,C-6甲基转移酶的鉴定并工程化改造创建FPP,C-6甲基转移酶

异戊二烯焦磷酸甲基转移酶丰富萜类化合物结构多样性。本文作者使用多种策略表征香叶基焦磷酸C-6-甲基转移酶BezA。生化分析显示BezA需要Mg2作为辅因子并且仅甲基化GPP。最后作者构建W210A突变体发现其底物偏好为法呢基焦磷酸FPP而非GPP。本文作者在前期研究Benzastatin生物合成途径时发现GPPC-6-甲基转移酶BezA。

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遇见/摘要

异戊二烯焦磷酸甲基转移酶丰富萜类化合物结构多样性。本文作者使用多种策略表征香叶基焦磷酸 (GPP) C-6-甲基转移酶BezA。生化分析显示BezA需要Mg2作为辅因子并且仅甲基化GPP。随后作者解析相关晶体结构,并使用点突变、分子对接、分子动力学模拟和QM/MM分析揭示了甲基化反应的分子基础,E170作为催化碱完成甲基化反应。最后作者构建W210A突变体发现其底物偏好为法呢基焦磷酸FPP而非GPP。图片

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遇见/内容

本文作者在前期研究Benzastatin生物合成途径时发现GPP C-6-甲基转移酶BezA。

JACS. 2018, 140, 6631−6639

GPPC2MT催化GPP在C-2 处发生甲基化反应生成2MGPP,2MGPP随后在萜环化酶作用下产生2-甲基异龙脑(图1c)。但催化GPP在C-6处发生甲基化的酶还未有相关机理报道。

BezA酶学性质表征 BezA的天然底物为GPP,作者首先使用GPP、DMAPP、FPP、GGPP四种底物与BezA反应,结果发现BezA只与GPP反应生成甲基化产物6MGPP和相应甲基化反应副产物SAH,表明BezA底物特异性只为GPP。此外与SlGPPC2MT类似,Mg2+对BezA发挥功能至关重要。

BezA结构解析 接下来作者解析BezA相关晶体结构(图2)。

GPP结合位点预测 为进一步研究甲基化反应的区域选择性与反应机理,作者通过分子对接构建了BezA与SAM、GPP和Mg2+的复合物模型并通过分子动力学模拟优化模型(图3a,3b)。

BezA定点突变实验证实关键催化残基 作者推测BezA催化GPP甲基化反应机理与GPPC2MT机理类似,需要稳定由甲基转移反应形成的C-7碳正离子中间体并且需要从甲基化碳原子中提取质子以生成双键(图1c)。接下来作者分别构建BezA突变体E170Q和F214A发现这两个残基在甲基转移和/或双键形成反应中发挥重要作用,此外Y174和Y28对底物结合口袋形成至关重要(图3c,d)。

BezA和ScGPPC2MT催化C-甲基化反应机理的QM/MM分析 作者通过采用ONIOM方法进行QM/MM分析,结果表明催化残基E170从甲基化碳原子中提取质子(图4)。

BezA底物工程改造 最后作者尝试扩展BezA的底物特异性,BezA和GPPC2MTs的结构比对表明BezA中W210缩小底物结合口袋并抑制FPP和GGPP进入,作者构建BezA_W210A并用于GPP、FPP和GGPP的甲基化测定,但该变体仅催化FPP甲基化反应。

总之,本文作者通过生化分析、结构解析、MD模拟和QM/MM分析鉴定甲基转移酶BezA,其可以催化GPP的C-6处发生甲基化反应。相关催化机理如图1b所示,E170作为催化碱提取C-6处质子完成甲基化反应。并且作者通过理性设计构造突变体BezA_W210A将底物偏好从GPP转变为FPP。本文研究扩展了对C-甲基转移酶反应机制的认识,并丰富非天然萜类化合物生物合成的酶工具箱。

亚组分析。研究终点包括复发性急性缺血性卒中、颅内出血等发生后30天内任何原因的死亡率。

2455例(95.5%)为AIS,95例(4.5%)为TIA。在发病前,773名(37%)患者接受抗血小板治疗,497名(19%)患者接受口服抗凝剂治疗,有76名患者在口服抗凝治疗下出现卒中,并且抗凝治疗没有中断。入院时NIHSS评分缺失160例(6.3%),肾功能缺失276例(10.8%),静脉溶栓信息缺失22例(0.9%)。37名患者出现复发AIS(1.5%),其中57%发生在DOAC治疗后(21/37)。6名患者患有脑出血(0.2%),15名患者在前30天内死亡(0.6%)。任何卒中的30天综合发生率为1.7%(43/2550)。

总之,研究结果并不能证实早期使用DOAC抗凝能够增加ICH风险,复发性AIS的风险是ICH的七倍,其中近一半发生在接受DOAC治疗之前。这表明在心房颤动患者发生AIS后接受早期DOAC治疗是合理的。

原文:De Marchis GM, Seiffge DJ, Schaedelin S, et al Early versus late start of direct oral anticoagulants after acute ischaemic stroke linked to atrial fibrillation: an observational study and individual patient data pooled analysis Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry Published Online First: 11 October 2021. doi: 10.1136/jnnp-2021-327236

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