Die Kristallstruktur von RosB: Einblicke in den Reaktionsmechanismus des ersten Mitglieds einer flavodoxinähnlichen Enzymfamilie.

Die 8 ‐ Demethyl ‐ 8 ‐ aminoriboflavin ‐ 5′ ‐ phosphat(AFP) ‐ Synthase RosB katalysiert die Schlüsselreaktion der Roseoflavinbiosynthese, die Bildung von AFP aus Riboflavin ‐ 5′ ‐ phosphat (RP) und Glutamat. Zwischenprodukte dieser enzymatischen Reaktion sind 8 ‐ Demethyl ‐ 8 ‐ formylriboflavin ‐ 5′ ‐ phosphat (OHC ‐ RP) und 8 ‐ Demethyl ‐ 8 ‐ carboxylriboflavin ‐ 5′ ‐ phosphat (HO2C ‐ RP). Um den schwierigen Austausch einer Methylgruppe am Aromaten gegen eine Aminogruppe zu verstehen, haben wir die Struktur von RosB im Komplex mit OHC ‐ RP (2.0 Å) und im Komplex mit AFP (1.7 Å) gelöst. RosB ist als Homotetramer aktiv und wurde im Verlauf der Evolution mit spezifischen Domänen und einem einzigartigen C ‐ terminalen Arm ausgestattet. Wir glauben, dass RosB dabei aus einem einfachen Elektronen ‐ oder Hydrid ‐ übertragenden Flavoprotein zu einem komplexen mehrstufigen Enzym “entwickelt” wurde. Im Gegensatz zu anderen Flavoenzymen nutzt RosB RP als Substrat und nicht als Kofaktor. Die strukturelle Analyse des aktiven Zentrums von RosB wurde durch Mutagenesestudien und isotopenbasierte massenspektrometrische Untersuchungen ergänzt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse schlagen wir einen Reaktionsmechanismus auf atomarer Ebene vor. Teamwork: Die strukturelle Analyse des Tetramers RosB aus Streptomyces davawensis offenbart ein flavodoxinähnliches Protein, das mithilfe von speziellen Erweiterungen und unter Beteiligung von Aminosäuren aller Untereinheiten eine einzigartige, oxidative Kaskade katalysiert. Die Reaktionen führen zum Schlüsselintermediat AFP der Roseoflavinbiosynthese. [ABSTRACT FROM AUTHOR]