Neuartige Polyketidsynthasen aus Ständerpilzen Produzieren den Universellen Anthrachinon‐Vorläufer

• Published in: Angewandte Chemie Vol. 134; no. 24
• Main Authors: Löhr, Nikolai A., Eisen, Frederic, Thiele, Wiebke, Platz, Lukas, Motter, Jonas, Hüttel, Wolfgang, Gressler, Markus, Müller, Michael, Hoffmeister, Dirk
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim Wiley Subscription Services, Inc 13.06.2022
• Subjects: Anthrachinone; Biosynthese; Chemistry; Metabolites; Octaketide; Pilze; Polyketidsynthase
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.202116142

(Prä‐)Anthrachinone sind weit verbreitete Naturstoffe, die in Pflanzen, Pilzen und Mikroorganismen vorkommen und deren biosynthetischer Vorläufer das Atrochryson (1) ist. Chemische Analysen zeigten, dass Pilze der Gattung Cortinarius – die Schleierlinge – Produzenten von Octaketid‐Farbstoffen sind, die sich von 1 ableiten. Neuere genomische Daten lieferten jedoch keine Hinweise auf bekannte Atrochrysonsäure (4)‐Synthasen oder andere Polyketidsynthasen (PKSs), die oligocyclische Metabolite produzieren. Hier beschreiben wir eine neuartige Klasse von nicht‐reduzierenden Polyketidsynthasen (NR‐PKS). In vitro‐Versuche mit rekombinantem Enzym, verbunden mit Produktbildung in vivo im heterologen Wirt Aspergillus niger zeigten, dass CoPKS1 und CoPKS4 aus C. odorifer einer neuen Klasse von Atrochrysonsäuresynthasen angehören. CoPKS4 wies sowohl Hepta‐ als auch Octaketidsynthaseaktivität auf und katalysierte neben 4 auch die Bildung von 6‐Hydroxymusizin (6). Diese ersten PKSs für oligocyclische Produkte aus Ständerpilzen (Basidiomyceten) illustrieren, wie sich die Biosynthese bioaktiver Naturstoffe in verschiedenen Organismengruppen unabhängig voneinander entwickelte. (Prä‐)Anthrachinone stellen eine umfangreiche Klasse von bioaktiven Naturstoffen dar. Im Gegensatz zu Pflanzen, Schimmelpilzen und Bakterien nutzen die Schleierlinge, eine der artenreichsten Gattungen der Basidiomycota, eine evolutionär distinkte Klasse bemerkenswert kleiner Polyketidsynthasen zur Synthese von Atrochyrsonsäure, dem universellen Vorläufer der (Prä‐)Anthrachinone. Diese Enzyme stellen ein herausragendes Beispiel für die konvergente Evolution biosynthetischer Fähigkeiten dar.