多聚毒素是由链球菌变种和
金黄色链霉菌产生的,含有两种非蛋白原
氨基酸,即
氨基甲酰基聚乙酰胺酸(CPOAA)和聚
肟酸。尽管CPOAA部分非常不寻常,但其
生物合成逻辑数十年来一直难以为继。在这里,我们通过重构其途径来解决CPOAA的
生物合成。我们证明其
生物合成是由一种多功能的N-乙酰基转移酶PolN催化
L-谷氨酸(1)到N-乙酰谷
氨酸(2)引发的。值得注意的是,我们验证了先前注释的脱氢酶PolM催化了前所未有的串联还原反应,将酰基
磷酸酯还原为醛,然后还原为醇。我们还揭示了由PolN催化的独特乙酰化循环,可合成α-
氨基-δ-羟基
戊酸(6)。最后,我们报道PolL能够将稀有的α-
氨基-δ-
氨基甲酰基羟基
戊酸(7)顺序羟基化为CPOAA。PolL代表一个有趣的Fe(II)依赖型α-酮
戊二酸双加氧酶家族,具有
铜折叠。这些数据说明了几种新颖的酶促反应,也为多氧合蛋白生产的合理途径工程奠定了基础。