Substratinduzierte Konformationsänderungen in Klasse‐I‐Terpencyclasen

Wir präsentieren kristallographische und funktionelle Daten einer Selina‐4(15),7(11)‐dien‐Synthase (SdS) aus Streptomyces pristinaespiralis in offener und geschlossener (Ligand‐gebundener) Konformation. Durch Analyse einer Substrat‐induzierten Konformationsänderung des G1/2‐Helixbruchmotivs wurde ein Induced‐Fit‐Mechanismus identifiziert. Diese Konformationsänderung hebt eine bis dahin unbeschriebene Effektortriade, bestehend aus dem Pyrophosphat‐Sensor Arg178, dem Linker Asp181 und dem Effektor Gly182‐O, hervor. Dieses Strukturmotiv ist hoch konserviert in Klasse‐I‐Terpencyclasen von Bakterien, Pilzen und Pflanzen, einschließlich der epi‐Isozizaen‐Synthase (3KB9), der Aristolochen‐Synthase (4KUX), der Bornyldiphosphat‐Synthase (1N20), der Limonen‐Synthase (2ONG), der 5‐epi‐Aristolochen‐Synthase (5EAT) und der Taxa‐4(5),11(12)‐dien‐Synthase (3P5R). Strukturbasierte Mutageneseexperimente in Kombination mit der Analyse der Produktspektren stützen die mechanistischen Modelle der Carbokationbildung und ‐stabilisierung in der SdS. Strukturdaten der Selinadien‐Synthase in offener und geschlossener (Ligand‐gebundener) Konformation führten zur Identifizierung eines Induced‐Fit‐Mechanismus, der die Carbokationbildung und Regulation in Klasse‐I‐Terpencyclasen erklärt. Der Substratumsatz erfolgt durch eine Effektortriade auf der G1‐Helix, die den Pyrophosphat‐Sensor Arg178, den Linker Asp181 und den Effektor Gly182 umfasst. Dieses Strukturmotiv ist in allen Klasse‐I‐Terpencyclasen konserviert.