Published October 7, 2023
| Version v1
Publication
Open
Triepoxide formation by a flavin-dependent monooxygenase in monensin biosynthesis
Creators
- 1. The University of Texas at El Paso
- 2. Ministry of Education of the People's Republic of China
- 3. Northwest University
- 4. SLAC National Accelerator Laboratory
- 5. Stanford Synchrotron Radiation Lightsource
Description
Abstract Monensin A is a prototypical natural polyether polyketide antibiotic. It acts by binding a metal cation and facilitating its transport across the cell membrane. Biosynthesis of monensin A involves construction of a polyene polyketide backbone, subsequent epoxidation of the alkenes, and, lastly, formation of cyclic ethers via epoxide-opening cyclization. MonCI, a flavin-dependent monooxygenase, is thought to transform all three alkenes in the intermediate polyketide premonensin A into epoxides. Our crystallographic study has revealed that MonCI's exquisite stereocontrol is due to the preorganization of the active site residues which allows only one specific face of the alkene to approach the reactive C(4a)-hydroperoxyflavin moiety. Furthermore, MonCI has an unusually large substrate-binding cavity that can accommodate premonensin A in an extended or folded conformation which allows any of the three alkenes to be placed next to C(4a)-hydroperoxyflavin. MonCI, with its ability to perform multiple epoxidations on the same substrate in a stereospecific manner, demonstrates the extraordinary versatility of the flavin-dependent monooxygenase family of enzymes.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص مونينسين أ هو مضاد حيوي طبيعي أولي من بولي كيتيد الإيثر. وهو يعمل عن طريق ربط كاتيون معدني وتسهيل نقله عبر غشاء الخلية. يتضمن التخليق الحيوي للمونينسين أ بناء العمود الفقري لبولي كيتيد البوليين، والإيبوكسيد اللاحق للألكينات، وأخيرًا، تكوين الإيثرات الحلقية عن طريق التدوير بفتح الإيبوكسيد. يُعتقد أن MonCI، وهو أحادي الأكسجين المعتمد على الفلافين، يحول جميع الألكينات الثلاثة في البولي كيتيد الوسيط بريمونينسين A إلى إيبوكسيدات. كشفت دراستنا البلورية أن التحكم التجسيمي الرائع في MonCI يرجع إلى التنظيم المسبق لبقايا الموقع النشطة التي تسمح لوجه محدد واحد فقط من الألكين بالاقتراب من شطر C(4a) - hydroperoxyflavin التفاعلي. علاوة على ذلك، يحتوي MonCI على تجويف ربط ركيزة كبير بشكل غير عادي يمكن أن يستوعب بريمونينسين A في شكل ممتد أو مطوي يسمح بوضع أي من الألكينات الثلاثة بجوار C(4a) - هيدروبيروكسيفلافين. يوضح MonCI، مع قدرته على إجراء عمليات أكسدة متعددة على نفس الركيزة بطريقة مجسمة، التنوع الاستثنائي لعائلة الإنزيمات أحادية الأكسجين المعتمدة على الفلافين.Translated Description (French)
Résumé La monensine A est un antibiotique polyéther polycétide naturel prototypique. Il agit en liant un cation métallique et en facilitant son transport à travers la membrane cellulaire. La biosynthèse de la monensine A implique la construction d'un squelette polyène polycétide, l'époxydation ultérieure des alcènes et, enfin, la formation d'éthers cycliques par cyclisation par ouverture d'époxyde. On pense que le MonCI, une monooxygénase dépendante de la flavine, transforme les trois alcènes du polycétide intermédiaire prémonensine A en époxydes. Notre étude cristallographique a révélé que le stéréocontrôle exquis de MonCI est dû à la pré-organisation des résidus du site actif qui permet à une seule face spécifique de l'alcène de s'approcher de la fraction réactive C(4a) -hydroperoxyflavine. En outre, MonCI a une cavité de liaison au substrat exceptionnellement grande qui peut accueillir la prémonensine A dans une conformation étendue ou pliée qui permet à l'un des trois alcènes d'être placé à côté de la C(4a)-hydroperoxyflavine. MonCI, avec sa capacité à effectuer de multiples époxydations sur le même substrat de manière stéréospécifique, démontre l'extraordinaire polyvalence de la famille des enzymes monooxygénases flavine-dépendantes.Translated Description (Spanish)
Resumen La monensina A es un antibiótico policétido de poliéter natural prototípico. Actúa uniendo un catión metálico y facilitando su transporte a través de la membrana celular. La biosíntesis de la monensina A implica la construcción de una estructura principal de policétido de polieno, la posterior epoxidación de los alquenos y, por último, la formación de éteres cíclicos a través de la ciclación de apertura de epóxido. Se cree que MonCI, una monooxigenasa dependiente de flavina, transforma los tres alquenos en el policétido intermedio premonensina A en epóxidos. Nuestro estudio cristalográfico ha revelado que el exquisito estereocontrol de MonCI se debe a la preorganización de los residuos del sitio activo que permite que solo una cara específica del alqueno se aproxime al resto reactivo C(4a) -hidroperoxiflavina. Además, MonCI tiene una cavidad de unión al sustrato inusualmente grande que puede acomodar la premonensina A en una conformación extendida o plegada que permite que cualquiera de los tres alquenos se coloque junto a C(4a)-hidroperoxiflavina. MonCI, con su capacidad para realizar múltiples epoxidaciones sobre el mismo sustrato de manera estereoespecífica, demuestra la extraordinaria versatilidad de la familia de enzimas monooxigenasa dependiente de flavina.Files
s41467-023-41889-0.pdf.pdf
Files
(3.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:22e433ecbbac2f8a9ab68574d2eae699
|
3.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تكوين ثلاثي أكسيد بواسطة مونوكسيجيناز تعتمد على الفلافين في التخليق الحيوي للمونينسين
- Translated title (French)
- Formation de triépoxyde par une monooxygénase dépendante de la flavine dans la biosynthèse de la monensine
- Translated title (Spanish)
- Formación de triepóxido por una monooxigenasa dependiente de flavina en la biosíntesis de monensina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387425882
- DOI
- 10.1038/s41467-023-41889-0
References
- https://openalex.org/W1486568163
- https://openalex.org/W1595347157
- https://openalex.org/W1607931568
- https://openalex.org/W1831325397
- https://openalex.org/W1849264732
- https://openalex.org/W1876994579
- https://openalex.org/W1899202427
- https://openalex.org/W1967152830
- https://openalex.org/W1968152376
- https://openalex.org/W1973009377
- https://openalex.org/W1975167671
- https://openalex.org/W1980301840
- https://openalex.org/W1984285912
- https://openalex.org/W1992079344
- https://openalex.org/W2005042667
- https://openalex.org/W2007278412
- https://openalex.org/W2009777908
- https://openalex.org/W2026864338
- https://openalex.org/W2027524844
- https://openalex.org/W2029667189
- https://openalex.org/W2032864693
- https://openalex.org/W2036360388
- https://openalex.org/W2037150792
- https://openalex.org/W2045815590
- https://openalex.org/W2049060336
- https://openalex.org/W2051136742
- https://openalex.org/W2053767748
- https://openalex.org/W2056523276
- https://openalex.org/W2058499983
- https://openalex.org/W2058637683
- https://openalex.org/W2060417147
- https://openalex.org/W2060433756
- https://openalex.org/W2060872117
- https://openalex.org/W2064157736
- https://openalex.org/W2066405179
- https://openalex.org/W2067174909
- https://openalex.org/W2069121234
- https://openalex.org/W2069422074
- https://openalex.org/W2070753604
- https://openalex.org/W2081495308
- https://openalex.org/W2085248040
- https://openalex.org/W2106882534
- https://openalex.org/W2109400891
- https://openalex.org/W2117051152
- https://openalex.org/W2119489910
- https://openalex.org/W2123781174
- https://openalex.org/W2127594598
- https://openalex.org/W2133114179
- https://openalex.org/W2139942857
- https://openalex.org/W2141920771
- https://openalex.org/W2143815085
- https://openalex.org/W2144081223
- https://openalex.org/W2149993002
- https://openalex.org/W2150981663
- https://openalex.org/W2153856953
- https://openalex.org/W2153983456
- https://openalex.org/W2154019529
- https://openalex.org/W2155145889
- https://openalex.org/W2167008580
- https://openalex.org/W2168974130
- https://openalex.org/W2171610577
- https://openalex.org/W2180229411
- https://openalex.org/W2255482632
- https://openalex.org/W2290013262
- https://openalex.org/W2307257935
- https://openalex.org/W2314022240
- https://openalex.org/W2335511947
- https://openalex.org/W2444060841
- https://openalex.org/W2609818382
- https://openalex.org/W2910712540
- https://openalex.org/W2951426968
- https://openalex.org/W3005221263
- https://openalex.org/W3089128770
- https://openalex.org/W3116433157
- https://openalex.org/W3124477788
- https://openalex.org/W3131565174
- https://openalex.org/W3134706157
- https://openalex.org/W3173469004
- https://openalex.org/W3181477425
- https://openalex.org/W4234919938
- https://openalex.org/W4235229030
- https://openalex.org/W4248872320
- https://openalex.org/W4255677297