Identification of 7-Deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin, the Missing Piece in Cylindrospermopsin Biosynthesis
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Cylindrospermopsin, a major cyanotoxin, is produced by freshwater cyanobacteria. Its biosynthesis starts from arginine and glycine and involves five polyketide synthases and several tailoring enzymes. We report the identification of 7-deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin in several cylindrospermopsin-producing cyanobacteria using mass spectrometry experiments. We have purified this new metabolite and established its structure by 1D and 2D NMR spectroscopy using scalar-based 1 H- 1 H, 1 H- 13 C, and 1 H- 15 N as well as 2D 1 H- 1 H ROESY correlation experiments. Using labeled arginines in isotopic incorporation experiments, we have shown that arginine is fully incorporated into 7-deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin and that the uracil ring of cylindrospermopsin originates from the guanidino moiety of arginine, thus solving a long-standing puzzling question. CyrG and CyrH from the cylindrospermopsin-producing Oscillatoria sp. PCC 6506 were overproduced in Escherichia coli and purified to homogeneity. We showed that CyrG is a zinc-dependent hydrolase, homologous to adenosine deaminases, that transforms 7-deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin into 7-deoxy-desulfo-cylindrospermopsin and ornithine, with the following kinetic parameters: K M = 0.21 ± 0.05 μM and k cat = 0.19 ± 0.02 min –1 . CyrG contained 0.55 mol of zinc per mol of monomer but could be activated by Fe II or Co II . CyrH contained almost no metal and showed no such activity even in the presence of excess metal. Using structure-based alignments and secondary structure predictions, we propose that the fifth and last polyketide synthase CyrF in cylindrospermopsin biosynthesis contains an unprecedented C-terminal domain homologous to N -acetyltransferases. We suggest that this domain catalyzes the condensation of the CyrF product with arginine to give 7-deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin. This would be an unprecedented termination step for a polyketide synthase.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Identification of 7-Deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin, the Missing Piece in Cylindrospermopsin Biosynthesis
- Date Crossref
- 02/08/2022
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Centre National de la Recherche Scientifique pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Université Paris Cité UMR 8236 CNRS pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Université Paris Sciences et Lettres pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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École Normale Supérieure - PSL pays non établi dans la noticeInstitution
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Sorbonne Université pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratoire des Biomolécules pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Chimie ParisTech - PSL pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Centre National de la Recherche Scientifique, UMR 8236 CNRS — Université Paris Cité et Université Paris Sciences et Lettres, avec 4 autres affiliations.
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