(4R,5R)-D-2-keto-3-deoxy-galactonate

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 酮酸及其衍生物
• 英文名称: (4R,5R)-D-2-keto-3-deoxy-galactonate
• 英文别名: 2-keto-3-deoxy-D-galactonate；2-dehydro-3-deoxy-D-galactonate；(4R,5R)-4,5,6-trihydroxy-2-oxohexanoate
• 化学式: C₆H₉O₆
• 分子量: 177.134
• InChiKey: WPAMZTWLKIDIOP-NQXXGFSBSA-M

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -1.7
• 重原子数：
  12
• 可旋转键数：
  4
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.67
• 拓扑面积：
  118
• 氢给体数：
  3
• 氢受体数：
  6

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  (4R,5R)-D-2-keto-3-deoxy-galactonate 在 2-keto-3-deoxy-D-gluconate/D-galactonate from Picrophilus torridus 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 D-(+)-甘油醛 、 piruvate
  参考文献：
  名称：

  聚合转化–使用混杂的生物催化剂从异质生物质中无细胞合成化学物质

  摘要：

  已经提出了由木质纤维素生物质生产化学品的替代品。然而，生物质利用的一个固有挑战是底物的异质性，导致水解后存在混合糖。混合糖的发酵通常导致差的产量和多种副产物的产生，因此使随后的下游加工复杂化。因此，近年来已经开发了系统生物催化来应对这一挑战。在这项工作中，使用基于序列的发现方法，鉴定了几种具有广泛底物混杂的新型酶，这些酶是D-木糖和L转化的合适生物催化剂。-阿拉伯糖，植物生物量中半纤维素的两个主要成分。这些混杂酶使得D-木糖和L-阿拉伯糖能够同时进行生物转化，从而以最大的3 g L -1 h -1的产率和> 95％的产率产生1,4-丁二醇（BDO）。使用O 2作为辅因子循环的辅助底物，该模型系统进一步适应于由戊糖生产α-酮戊二酸（2-KG）的最大生产率，达到4.2 g L -1 h -1和99％的产率。为了验证我们系统的潜在适用性，我们尝试扩大D-木糖和L的BDO和2-KG产量-阿拉伯糖。

  DOI：

  10.1039/d0gc04288a
• 作为产物：
  描述：

  D-galactonate 在 [Fe-S]-dehydratase from Paralcaligenes ureilyticus 、 magnesium chloride 、 BSA 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 (4R,5R)-D-2-keto-3-deoxy-galactonate
  参考文献：
  名称：

  聚合转化–使用混杂的生物催化剂从异质生物质中无细胞合成化学物质

  摘要：

  已经提出了由木质纤维素生物质生产化学品的替代品。然而，生物质利用的一个固有挑战是底物的异质性，导致水解后存在混合糖。混合糖的发酵通常导致差的产量和多种副产物的产生，因此使随后的下游加工复杂化。因此，近年来已经开发了系统生物催化来应对这一挑战。在这项工作中，使用基于序列的发现方法，鉴定了几种具有广泛底物混杂的新型酶，这些酶是D-木糖和L转化的合适生物催化剂。-阿拉伯糖，植物生物量中半纤维素的两个主要成分。这些混杂酶使得D-木糖和L-阿拉伯糖能够同时进行生物转化，从而以最大的3 g L -1 h -1的产率和> 95％的产率产生1,4-丁二醇（BDO）。使用O 2作为辅因子循环的辅助底物，该模型系统进一步适应于由戊糖生产α-酮戊二酸（2-KG）的最大生产率，达到4.2 g L -1 h -1和99％的产率。为了验证我们系统的潜在适用性，我们尝试扩大D-木糖和L的BDO和2-KG产量-阿拉伯糖。

  DOI：

  10.1039/d0gc04288a

文献信息

• The semi-phosphorylative Entner–Doudoroff pathway in hyperthermophilic archaea: a re-evaluation
  作者：Hatim Ahmed、Thijs J. G. Ettema、Britta Tjaden、Ans C. M. Geerling、John van der Oost、Bettina Siebers

  DOI：10.1042/bj20041711

  日期：2005.9.1

  Biochemical studies have suggested that, in hyperthermophilic archaea, the metabolic conversion of glucose via the ED (Entner–Doudoroff) pathway generally proceeds via a non-phosphorylative variant. A key enzyme of the non-phosphorylating ED pathway of Sulfolobus solfataricus, KDG (2-keto-3-deoxygluconate) aldolase, has been cloned and characterized previously. In the present study, a comparative genomics analysis is described that reveals conserved ED gene clusters in both Thermoproteus tenax and S. solfataricus. The corresponding ED proteins from both archaea have been expressed in Escherichia coli and their specificity has been identified, revealing: (i) a novel type of gluconate dehydratase (gad gene), (ii) a bifunctional 2-keto-3-deoxy-(6-phospho)-gluconate aldolase (kdgA gene), (iii) a 2-keto-3-deoxygluconate kinase (kdgK gene) and, in S. solfataricus, (iv) a GAPN (non-phosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; gapN gene). Extensive in vivo and in vitro enzymatic analyses indicate the operation of both the semi-phosphorylative and the non-phosphorylative ED pathway in T. tenax and S. solfataricus. The existence of this branched ED pathway is yet another example of the versatility and flexibility of the central carbohydrate metabolic pathways in the archaeal domain.

  生化研究表明，在嗜热古细菌中，葡萄糖通过 ED（恩特纳-杜多罗夫）途径的代谢转化通常是通过非磷酸化变体进行的。此前，已克隆并鉴定了溶胀硫杆菌（Sulfolobus solfataricus）非磷酸化 ED 途径的一个关键酶--KDG（2-酮基-3-脱氧葡萄糖酸）醛缩酶。本研究描述了一项比较基因组学分析，该分析揭示了热蛋白梭菌（Thermoproteus tenax）和溶血硫球菌（S. solfataricus）中保守的 ED 基因簇。在大肠杆菌中表达了这两种古细菌的相应 ED 蛋白，并确定了它们的特异性，发现了：(i) 一种新型葡萄糖酸脱水酶（gad 基因），(ii) 一种双功能 2-酮-3-脱氧-（6-磷酸）-葡萄糖酸醛酸酶（kdgA 基因），(iii) 一种 2-酮-3-脱氧葡萄糖酸激酶（kdgK 基因），以及 S. solfataricus 中的(iv) 一种 2-酮-3-脱氧葡萄糖酸激酶（kdgK 基因）。(iv) GAPN（非磷酸化甘油醛-3-磷酸脱氢酶；gapN 基因）。广泛的体内和体外酶学分析表明，在 T. tenax 和 S. solfataricus 中，半磷酸化和非磷酸化 ED 途径都在运行。这种分枝式 ED 途径的存在又一次证明了古生领域中枢碳水化合物代谢途径的多样性和灵活性。
• Characterization of<i>Sulfolobus solfataricus</i>2-Keto-3-deoxy-<scp>D</scp>-gluconate Kinase in the Modified Entner-Doudoroff Pathway
  作者：Seonghun KIM、Sun Bok LEE

  DOI：10.1271/bbb.50566

  日期：2006.6.23

  The thermoacidophilic archaeon Sulfolobus solfataricus is known to utilize D-glucose via the nonphosphorylated Entner-Doudoroff (ED) pathway. But, the genome database shows that this microorganism has a gene (kdgK) encoding 2-keto-3-deoxy-D-gluconate (KDG) kinase (KDGK) which phosphorylates KDG to 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate. Interestingly, kdgK and three other genes in the modified ED pathway are organized as an operon-like structure. In this study, we report confirmation of the catalytic activity of the S. solfataricus KDGK protein. We also found that the kdgK gene was transcribed as polycistronic transcripts. Proteome analysis of cell lysate revealed that all gene products in the kdgK operon were expressed as functional proteins. These results strongly indicate that S. solfataricus metabolizes D-glucose via the ‘partially’ nonphosphorylated ED pathway. A purified recombinant S. solfataricus KDGK had Km and kcat values of 0.14 mM and 60.8 s−1 respectively for KDG, and showed maximal activity at temperatures between 70 and 80 °C and pHs between 7.0 and 8.0.

  众所周知，嗜热古细菌（Sulfolobus solfataricus）通过非磷酸化的恩特纳-杜多罗夫（Entner-Doudoroff，ED）途径利用D-葡萄糖。但是，基因组数据库显示，这种微生物有一个编码 2-酮基-3-脱氧-D-葡萄糖酸（KDG）激酶（KDGK）的基因（kdgK），它能将 KDG 磷酸化为 2-酮基-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸。有趣的是，KDGK 和修饰 ED 途径中的其他三个基因组成了一个操作子样结构。在这项研究中，我们证实了溶藻菌 KDGK 蛋白的催化活性。我们还发现 kdgK 基因是以多聚转录本的形式转录的。细胞裂解物的蛋白质组分析表明，kdgK操作子中的所有基因产物都以功能蛋白的形式表达。这些结果有力地表明，溶菌体通过 "部分 "非磷酸化的 ED 途径代谢 D-葡萄糖。纯化的重组 S. solfataricus KDGK 对 KDG 的 Km 和 kcat 值分别为 0.14 mM 和 60.8 s-1，并在温度介于 70 至 80 °C、pH 介于 7.0 至 8.0 之间时显示出最大活性。
• The Nonphosphorylative Entner-Doudoroff Pathway in the Thermoacidophilic Euryarchaeon <i>Picrophilus torridus</i> Involves a Novel 2-Keto-3-Deoxygluconate- Specific Aldolase
  作者：Matthias Reher、Tobias Fuhrer、Michael Bott、Peter Schönheit

  DOI：10.1128/jb.01281-09

  日期：2010.2.15

  The pathway of glucose degradation in the thermoacidophilic euryarchaeon Picrophilus torridus has been studied by in vivo labeling experiments and enzyme analyses. After growth of P. torridus in the presence of [1- ¹³ C]- and [3- ¹³ C]glucose, the label was found only in the C-1 and C-3 positions, respectively, of the proteinogenic amino acid alanine, indicating the exclusive operation of an Entner-Doudoroff (ED)-type pathway in vivo . Cell extracts of P. torridus contained all enzyme activities of a nonphosphorylative ED pathway, which were not induced by glucose. Two key enzymes, gluconate dehydratase (GAD) and a novel 2-keto-3-deoxygluconate (KDG)-specific aldolase (KDGA), were characterized. GAD is a homooctamer of 44-kDa subunits, encoded by Pto0485. KDG aldolase, KDGA, is a homotetramer of 32-kDa subunits. This enzyme was highly specific for KDG with up to 2,000-fold-higher catalytic efficiency compared to 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate (KDPG) and thus differs from the bifunctional KDG/KDPG aldolase, KD(P)GA of crenarchaea catalyzing the conversion of both KDG and KDPG with a preference for KDPG. The KDGA-encoding gene, kdgA , was identified by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry (MS) as Pto1279, and the correct translation start codon, an ATG 24 bp upstream of the annotated start codon of Pto1279, was determined by N-terminal amino acid analysis. The kdgA gene was functionally overexpressed in Escherichia coli . Phylogenetic analysis revealed that KDGA is only distantly related to KD(P)GA, both enzymes forming separate families within the dihydrodipicolinate synthase superfamily. From the data we conclude that P. torridus degrades glucose via a strictly nonphosphorylative ED pathway with a novel KDG-specific aldolase, thus excluding the operation of the branched ED pathway involving a bifunctional KD(P)GA as a key enzyme.

  摘要 嗜热嗜酸性食蚁兽的葡萄糖降解途径 的葡萄糖降解途径进行了研究。 的葡萄糖降解途径进行了 体内 标记实验和酶分析进行了研究。在 torridus 在[1- 13 C]-和[3- 13 C]-和[3- 13 C]-葡萄糖的情况下，仅在蛋白源氨基酸丙氨酸的 C-1 和 C-3 位分别发现了标记，这表明只有恩特纳-杜多罗夫（ED）型途径在运行 在体内 .细胞提取物 的细胞提取物 细胞提取物中含有非磷酸化 ED 途径的所有酶活性，这些酶活性不受葡萄糖的诱导。研究鉴定了两种关键酶：葡萄糖酸脱水酶（GAD）和一种新型 2-酮基-3-脱氧葡萄糖酸（KDG）特异性醛缩酶（KDGA）。GAD 是由 44 kDa 亚基组成的同源八聚体，由 Pto0485 编码。KDG 醛缩酶 KDGA 是 32 千兆位亚单位的同源四聚体。这种酶对 KDG 具有高度特异性，其催化效率比 2-酮基-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸盐（KDPG）高 2000 倍，因此不同于肾毛藻的 KDG/KDPG 双功能醛缩酶 KD(P)GA，KD(P)GA 可同时催化 KDG 和 KDPG 的转化，但更倾向于催化 KDPG 的转化。KDGA 编码基因 kdgA 通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）鉴定为 Pto1279，并通过 N 端氨基酸分析确定了正确的翻译起始密码子，即 Pto1279 注释起始密码子上游 24 bp 的 ATG。KdgA kdgA 基因在 大肠杆菌 .系统进化分析表明，KDGA 与 KD(P)GA 只有很远的亲缘关系，这两种酶在二氢二酸合成酶超家族中形成了不同的家族。根据这些数据，我们认为 torridus 通过一种新型 KDG 特异性醛缩酶以严格的非磷酸化 ED 途径降解葡萄糖，从而排除了以双功能 KD(P)GA 为关键酶的分支 ED 途径的运作。
• Promiscuity in the part-phosphorylative Entner-Doudoroff pathway of the archaeon<i>Sulfolobus solfataricus</i>
  作者：Henry J. Lamble、Alex Theodossis、Christine C. Milburn、Garry L. Taylor、Steven D. Bull、David W. Hough、Michael J. Danson

  DOI：10.1016/j.febslet.2005.11.028

  日期：2005.12.19

  The hyperthermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus metabolises glucose and galactose by a ‘promiscuous’ non‐phosphorylative variant of the Entner–Doudoroff pathway, in which a series of enzymes have sufficient substrate promiscuity to permit the metabolism of both sugars. Recently, it has been proposed that the part‐phosphorylative Entner–Doudoroff pathway occurs in parallel in S. solfataricus as an alternative route for glucose metabolism. In this report we demonstrate, by in vitro kinetic studies of d‐2‐keto‐3‐deoxygluconate (KDG) kinase and KDG aldolase, that the part‐phosphorylative pathway in S. solfataricus is also promiscuous for the metabolism of both glucose and galactose.
• Gluconate dehydratase from the promiscuous Entner-Doudoroff pathway in<i>Sulfolobus solfataricus</i>
  作者：Henry J. Lamble、Christine C. Milburn、Garry L. Taylor、David W. Hough、Michael J. Danson

  DOI：10.1016/j.febslet.2004.08.074

  日期：2004.10.8

  An investigation has been carried out into gluconate dehydratase from the hyperthermophilic Archaeon Sulfolobus solfataricus. The enzyme has been purified from cell extracts of the organism and found to be responsible for both gluconate and galactonate dehydratase activities. It was shown to be a 45 kDa monomer with a half‐life of 41 min at 95 °C and it exhibited similar catalytic efficiency with both substrates. Taken alongside the recent work on glucose dehydrogenase and 2‐keto‐3‐deoxygluconate aldolase, this report clearly demonstrates that the entire non‐phosphorylative Entner–Doudoroff pathway of S. solfataricus is promiscuous for the metabolism of both glucose and galactose.