Substrate and positional specifity in cation dependent O-methyltransferases

Abstract

Pflanzliche S-Adenosyl-Methionin abhängig Klass I O-methyltransferasen (OMTs) sind abhängig von bivalenten Kationen und stark spezifisch für die Position Meta der aromatischen vicinalen Hydroxygruppen. Während die primäre Aktivität dieser Klass I Enzyme eine Methylierung von Kaffoyl-Coenzym A ist, eine bestimmte Untergruppe ist in der Lage ein breiteres Spektrum der Substrate zu methylieren. Die beobachtete breite Substratspezifität ist in zwei Regionen angesiedelt: N-terminalen Abschnitt und einer flexiblen loop-Region am C-terminalen Ende. Strukturelle und biochemische Daten basierenden auf ortsspezifischer Mutagenese und Proteindomäne Wechsel zwischen zwei Enzymtypen beweisen, dass sehr kleine topologische Veränderungen der sonst hochkonservierten 3-D Strukturen ausreichend sind, um zwischen dem enzymatischen Generalisten und dem enzymatischen Spezialisten zu unterscheiden. Die Sequenz von dem Cyanobakterium Synechocystis sp. strain PCC 6803 slr0095 Gen kodiert ein Enzym, der als Kationen und S-Adenosyl-Methionin abhängig O-methyltransferase (SynOMT) klassifiziert wurde. Die Substratspezifität der SynOMT war ähnlich wie den CCoAOMT-like Proteine von Pflanzen und Saugetieren, die ein breites Spektrum der Hydroxyzimtsäuren und Flavonoiden als Substrate akzeptieren. Im Gegensatz zu bekannten Pflanzenenzymen SynOMT methyliert auch die Position Para der Hydroxyzimtsäuren wie 5-Hydroxyferulasäure und 3,4,5-Trihydroxyzimtsäure, was in einer Formierung der neuen chemische Verbindungen resultiert. Die Kristallstruktur von der SynOMT zeigt, dass Aktives Zentrum zwei alternative Positionen von der Substrat erlaubt. Lys3 in der Nähe des N-Terminus des rekombinanten Proteins erscheint eine Schlüsselrolle in der Enzymaktivität zu spielen. Mögliche Folgen dieser Resultate bezüglich der Modifikation der Prekursoren der Polymere wie Lignin werden diskutiert.