Поликетидсинтаза

Поликетидсинтазы (ПКС, англ. Polyketide synthase, КФ 6.4) — ферменты или мультиферментные комплексы, синтезирующие поликетиды (вторичные метаболиты, такие как антибиотики, токсины или статины). Поликетидсинтазы обнаружены у бактерий, грибов, животных и растений и имеют большое сходство с синтазами жирных кислот в организации и механизме биосинтеза. Как правило, гены синтазы определённого поликетида входят в один оперон (у бактерий) или в один кластер (у эукариот).

Биосинтез предшественника доксорубицина є-родомицинона. Реакции, катализируемые соответствующей поликетидсинтазой 2 типа показаны в верхней части рисунка

Типы

Различают 3 типа поликетидсинтаз в зависимости от их четвертичной структуры и механизма катализа.

• Тип I — большие модулярные белки, состоящие из нескольких доменов, обладающих определённой ферментативной или другой функциональной активностью и связанных между собой короткими пептидными фрагментами, то есть домены как будто «нанизаны» на одну «нить», формируя «сборочную линию», на которой и осуществляется синтез определенного продукта.
• Тип II — комплексы нескольких монофункциональных белков.
• Тип III отличается от первых двух типов тем, что использует в качестве субстрата малонил-кофермент А, тогда как синтазы 1 и 2 типов используют малонил-С-пантетоинильный остаток, связанный с ацилпереносящим доменом (тип 1) или ацилпереносящим белком (тип 2).

Модули и домены

Каждая поликетидсинтаза I типа состоит из нескольких «строительных блоков» — доменов. Отдельный домен может обладать определённой ферментативной активностью. Количество доменов определяет сложность синтезирующегося продукта. Обнаружены следующие виды доменов (в скобках указано принятое обозначение):

• Ацилтрансфераза (AT)
• Ацилпереносящий белок (ACP)
• Кетосинтаза с сульфгидрильной группой -SH на цистеине боковой цепи (KS)
• Кеторедуктаза (KR)
• Дегидратаза (DH)
• Еноилредуктаза (ER)
• Тиоэстераза (TE)

В ПКС различают следующие модули:

• Стартовый, или загружающий (AT-ACP-)
• Элонгационный, или расширяющий (-KS-AT-[DH-ER-KR]-ACP-))
• Терминирующий, или высвобождающий (-TE)

Хотя порядок модулей всегда сохраняется и определяется механизмом синтеза, индивидуальные ПКС могут сильно отличаться по составу и порядку доменов.

Примечания

• Fischbach M.A., Walsh C.T. Assembly-line enzymology for polyketide and nonribosomal Peptide antibiotics: logic, machinery, and mechanisms (англ.) // Chem. Rev. : journal. — 2006. — August (vol. 106, no. 8). — P. 3468—3496. — doi:10.1021/cr0503097. — PMID 16895337.
• Weissman K.J. Biochemistry. Anatomy of a fungal polyketide synthase (англ.) // Science : journal. — 2008. — April (vol. 320, no. 5873). — P. 186—187. — doi:10.1126/science.1157677. — PMID 18403699.