Biosynthese ·Enzymologie ·E volutionsgeleitetes Engineering ·Module ·PolyketideSeit vor 27 Jahren die Sequenz der enzymatischen Biosynthesemaschinerie fürd en Aufbau des Kohlenstoffgerüsts des Polyketid-Antibiotikums Erythromycin bestimmt wurde, nennt man Gruppen von Domänen, die sich innerhalb solcher Polyketidsynthasen (PKSs) wiederholen, "Module", in Analogie zur Domänenanordnung in der Fettsäuresynthase von Säugetieren. [1] Vorkurzem berichteten Abe und Mitarbeiter, dass die Domänengruppen, die in der Evolution der PKS-Biosynthesemaschinerie genetisch gemeinsam migrieren, nicht unter diese Definition fallen. [2] Studenten hçren oft erstmals von modularen PKSs in einführenden Biochemiekursen im Zusammenhang der Palmitat-Biosynthese durch die Fettsäuresynthase aus Säugetieren. [3] Sie erfahren, dass Enzymdomänen mit Acyl-Carrier-Protein(ACP)-Domänen kooperieren, um eine Starter-Acylgruppe mit Kohlenstoffverlängerungseinheiten zu elongieren und eine längere Acylkette zu generieren, deren chemische Eigenschaften von den Enzymen eingestellt werden, mit denen sie während ihrer Synthese interagiert. Eine Acyltransferase (AT) selektiert das Monomer,d as von einer Ketosynthase (KS) an die wachsende Kette kondensiert wird, und prozessierende Enzyme modifizieren den Bereich um die so gebildete b-Ketogruppe.Die prozessierenden Enzyme der Polyketid-Biosynthesemaschinerie sind äquivalent zu jenen der Säuger-Fettsäuresynthase,i nd er eine Ketoreduktase (KR) die b-Ketogruppe stereoselektiv reduziert, eine Dehydratase (DH) die resultierende b-Hydroxygruppe dehydratisiert und eine Enoylreduktase (ER) den b-Kohlenstoff zu einer Methylengruppe reduziert. Eine Thioesterase (TE) am C-Terminus dieser Synthasen setzt das Endprodukt üblicherweise durch Hydrolyse oder Cyclisierung frei. Da die Domänen der Säuger-Fettsäuresynthase gemäßK S + AT + DH + ER + KR + ACP + TE angeordnet sind, wurden die Module der Polyketid-Biosynthesemaschinerie äquivalent definiert:Beginn mit einer KS,Abschluss mit einem ACPund im Mittelbereich optionale prozessierende Enzyme.Abe und Mitarbeiter haben nun berichtet, dass in der Evolution der Biosynthesemaschineriep rozessierende Enzyme gemeinsam mit der nachgeschalteten und nicht mit der vorgeschalteten KS migrieren (Abbildung 1). Sie beobachteten dies durch Vergleich von vier der grçßten bekannten PKSs (jede 25-30 Module lang und ca. fünfmal so schwer wie das bakterielle Ribosom), welche die Aminopolyole Mediomycin, Neomediomycin, ECO-02301 und Neotetrafibricin [*] Prof. A. T.