Les bifloranes, également connus sous le nom de serrulatanes, présentent un cadre distinct 6,6 bicycliques et une chaîne latérale prényle, présentant un large éventail d'activités biologiques telles que les effets anti-inflammatoires, antipaluliaux et antitumoraux. Ces composés se trouvent couramment dans les coraux marins, les éponges et les plantes.
Malgré l'identification de quelques terpènes synthases bifloranes, le mécanisme catalytique et la base structurelle de la formation d'échafaudages marins de biflorane restent largement inconnus. De plus, une seule structure cristalline de la terpène corail synthase a été obtenue jusqu'à présent, ce qui limite la compréhension de la biosynthèse des terpénoïdes coralliens marins.
Dans une étude publiée dans Avancées scientifiquesune équipe de recherche dirigée par Xu Baofu de l'Institut Shanghai de Materia Medica (SIMM) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), ainsi que Guo Yuewei de la Simm, Wu Ruibo de l'Université Sun Yat-Sen, et Wang Chengyuan de l'Institut Shanghai de l'immunité et de l'infection de Cas, en utilisant la mine du géno Les synthases et élucidé complètement le mécanisme catalytique d'une biflorane synthase, PCTS1.
Les chercheurs se sont concentrés sur l'analyse génomique du fouet de mer, Paramuricea clavate et ont découvert six terpènes synthases (TSS), y compris une biflorane synthase, PCTS1. Cette découverte a permis des études mécanistes détaillées de la formation d'échafaudages de biflorane marin.
D'autres expériences utilisant le deutérium et le marquage du fluor ont clarifié la voie de cyclisation de PCTS1. Au cours de ce processus, le GGPP est isomérisé pour former GLPP, introduisant une double liaison 2Z, suivie d'une cyclisation de 1,10 et d'un décalage 1,3-hydrure, résultant en une fermeture à 1,6-ring.
La voie se poursuit avec deux changements supplémentaires d'hydrure de 1,2, aboutissant finalement à la déprotonation. Cette voie catalytique a réfuté l'hypothèse précédente qui suggérait deux décalages de 1,3 hydrure se sont produits au cours du processus.
Grâce à des expériences de cristallisation, les chercheurs ont déterminé la structure cristalline de PCTS1, qui non seulement approfondit la compréhension de la biflorane synthase PCTS1 mais facilite également la mécanique quantique / mécanique moléculaire (QM / mm) -Calculs.
Ces calculs ont confirmé la plausibilité d'une cyclisation cyclopropane 2,6 et d'ouverture, se produisant entre deux décalages de 1,2 hydrure avant la déprotonation finale. En outre, ils ont clarifié de manière significative le rôle du pyrophosphate comme base responsable de la déprotonation, un aspect difficile dans la proposition de mécanisme initial qui était difficile à confirmer par le biais d'expériences de marquage.
D'autres études mutationnelles ont identifié un produit de shunt intermédiaire à dix membres du mutant PCTS1I254Asoutenant le mécanisme de cyclisation qui commence par 1,10 cyclisation dans PCTS1. Des expériences de mutagenèse ultérieures ont abouti à la création de divers échafaudages de terpènes uniques, s'alignant avec les intermédiaires de cation carbone proposés à partir d'étiquetage isotopique et d'études QM / MM.
Cette ingénierie dirigée par le mécanisme de PCTS1 a élargi la diversité des échafaudages terpènes et a amélioré les biocatalystes potentiels disponibles pour la synthèse du terpène.
Ces résultats renforcent la compréhension des mécanismes de formation de biforane coralliens. Cette étude offre une solution au défi de longue date de l'approvisionnement en composés bioactifs des coraux marins en utilisant des approches de biologie synthétique pour une production hétérologue efficace.
