S-(β-amino-β-carboxyethyl)ergothioneine

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 羧酸及其衍生物
• 英文名称: S-(β-amino-β-carboxyethyl)ergothioneine
• 英文别名: hercynylcysteine sulfoxide；S-(hercyn-2-yl)-L-cysteine S-oxide；(2S)-3-[2-[(2R)-2-azaniumyl-2-carboxylatoethyl]sulfinyl-1H-imidazol-5-yl]-2-(trimethylazaniumyl)propanoate
• 化学式: C₁₂H₂₀N₄O₅S
• 分子量: 332.381
• InChiKey: CSTNDZVKJNPMIG-PTZMPWRZSA-N

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -3.5
• 重原子数：
  22
• 可旋转键数：
  7
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.58
• 拓扑面积：
  168
• 氢给体数：
  3
• 氢受体数：
  8

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  S-(β-amino-β-carboxyethyl)ergothioneine 在 Neurospora crassa C-S lyase Egt₂ 、 1,4-二巯基-2,3-丁二醇 作用下， 以 aq. phosphate buffer 为溶剂， 反应 1.0h， 生成 ergothineine-2-sulfinic acid
  参考文献：
  名称：

  Egt2中CS裂解的快照揭示了底物特异性和反应机理

  摘要：

  在麦角硫氨酸（一种组氨酸硫醇衍生物）的生物合成中掺入的硫与其他充分表征的转硫反应不同。单核非血红素铁酶催化的氧化CS键形成与随后的吡ido醛5'-磷酸（PLP）介导的CS裂解酶的组合导致硫原子从半胱氨酸到组氨酸的净转移。在这项研究中，我们在结构上和机械上表征了依赖PLP的CS裂解酶Egt2，该酶介导了麦角硫因生物合成中的亚砜CS键裂解。底物和酶之间的阳离子-π相互作用解释了亚砜Egt2对作为底物的硫醚的偏好。利用诱变和结构生物学，我们捕获了Egt2 CS裂解酶反应周期的三个不同状态，包括捕获在Egt2晶体中的不稳定的亚硫中间体。化学捕集和高分辨率质谱用于确认亚磺酸中间体参与Egt2催化。

  DOI：

  10.1016/j.chembiol.2018.02.002
• 作为产物：
  描述：

  L-半胱氨酸 、 hercynine 在 Neurospora crassa C-S lyase Egt₁ 、 抗坏血酸 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 S-(β-amino-β-carboxyethyl)ergothioneine
  参考文献：
  名称：

  Egt2中CS裂解的快照揭示了底物特异性和反应机理

  摘要：

  在麦角硫氨酸（一种组氨酸硫醇衍生物）的生物合成中掺入的硫与其他充分表征的转硫反应不同。单核非血红素铁酶催化的氧化CS键形成与随后的吡ido醛5'-磷酸（PLP）介导的CS裂解酶的组合导致硫原子从半胱氨酸到组氨酸的净转移。在这项研究中，我们在结构上和机械上表征了依赖PLP的CS裂解酶Egt2，该酶介导了麦角硫因生物合成中的亚砜CS键裂解。底物和酶之间的阳离子-π相互作用解释了亚砜Egt2对作为底物的硫醚的偏好。利用诱变和结构生物学，我们捕获了Egt2 CS裂解酶反应周期的三个不同状态，包括捕获在Egt2晶体中的不稳定的亚硫中间体。化学捕集和高分辨率质谱用于确认亚磺酸中间体参与Egt2催化。

  DOI：

  10.1016/j.chembiol.2018.02.002

文献信息

• In Vitro Reconstitution of Mycobacterial Ergothioneine Biosynthesis
  作者：Florian P. Seebeck

  DOI：10.1021/ja101721e

  日期：2010.5.19

  Ergothioneine is a histidine-derived thiol of bacterial and fungal origin that has also been isolated from animal and human tissue. Recent findings point to critical functions of ergothioneine in human physiology, but its role in microbial life is poorly understood. This report describes the identification of the ergothioneine biosynthetic gene cluster from mycobacteria and in vitro reconstitution

  麦角硫因是一种细菌和真菌来源的组氨酸衍生硫醇，也已从动物和人体组织中分离出来。最近的研究结果指出麦角硫因在人体生理学中的关键功能，但对其在微生物生命中的作用知之甚少。本报告描述了从分枝杆菌中鉴定出麦角硫因生物合成基因簇，并使用来自耻垢分枝杆菌的重组蛋白对该过程进行体外重建。关键反应由将三个甲基转移到组氨酸的 α-氨基部分的甲基转移酶和催化三甲基组氨酸氧化硫化的铁 (II) 依赖性酶催化。对同源基因的搜索表明，麦角硫因的产生是真菌、放线菌、
• Genetic and Metabolomic Dissection of the Ergothioneine and Selenoneine Biosynthetic Pathway in the Fission Yeast, S. pombe, and Construction of an Overproduction System
  作者：Tomáš Pluskal、Masaru Ueno、Mitsuhiro Yanagida

  DOI：10.1371/journal.pone.0097774

  日期：——

  metabolomic analysis, that the Δegt1 deletion mutant completely lacked ergothioneine and its precursors (trimethyl histidine/hercynine and hercynylcysteine sulfoxide). Since the second step of ergothioneine biosynthesis has not been characterized in eukaryotes, we examined four putative homologs (Nfs1/SPBC21D10.11c, SPAC11D3.10, SPCC777.03c, and SPBC660.12c) of the corresponding mycobacterial enzyme

  麦角硫因是由各种细菌和真菌合成的一种小的含硫代谢物 (229 Da)，可在高等真核生物的组织或细胞（例如红细胞）中积累至毫摩尔水平。由于其提出的保护和抗氧化功能，它通常作为膳食补充剂销售。在这项研究中，我们报告了在裂殖酵母粟酒裂殖酵母中形成两步麦角硫因生物合成途径的基因。我们通过与先前发表的粗糙脉孢菌和耻垢分枝杆菌基因的序列同源性鉴定了第一个基因 egt1+ (SPBC1604.01)。我们使用代谢组学分析表明，Δegt1 缺失突变体完全缺乏麦角硫因及其前体（三甲基组氨酸/海西氨酸和海西半胱氨酸亚砜）。由于麦角硫因生物合成的第二步尚未在真核生物中表征，因此我们检测了相应分枝杆菌酶 EgtE 的四种推定同源物（Nfs1/SPBC21D10.11c、SPAC11D3.10、SPCC777.03c 和 SPBC660.12c）。在这些基因的缺失突变体中，只有一个（ΔSPBC660.12c，指定为
• Mechanistic studies of a novel C-S lyase in ergothioneine biosynthesis: the involvement of a sulfenic acid intermediate
  作者：Heng Song、Wen Hu、Nathchar Naowarojna、Ampon Sae Her、Shu Wang、Rushil Desai、Li Qin、Xiaoping Chen、Pinghua Liu

  DOI：10.1038/srep11870

  日期：——

  proposed EgtE functionality remained to be verified biochemically. In this study, we have successfully overexpressed and purified M. smegmatis EgtE enzyme and evaluated its activities under different in vitro conditions: C-S lyase reaction using either thioether or sulfoxide as a substrate in the presence or absence of reductants. Results from our biochemical characterizations support the assignment of sulfoxide

  麦角硫氨酸是一种组氨酸硫代衍生物，于1909年分离。在麦角硫氨酸的生物合成中，单核非血红素铁酶催化的氧化CS键形成反应与PLP介导的CS裂解酶（EgtE）反应相结合，导致半胱氨酸净转移硫组氨酸侧链。这证明了在含硫天然产物的生物合成中新的硫转移策略。由于与耻垢分枝杆菌EgtE蛋白的过表达相关的困难，建议的EgtE功能仍有待生物化学验证。在这项研究中，我们成功地过表达和纯化了耻垢分枝杆菌EgtE酶，并评估了其在不同体外条件下的活性：在存在或不存在还原剂的情况下，使用硫醚或亚砜作为底物的CS裂解酶反应。
• Regioselectivity of the Oxidative C–S Bond Formation in Ergothioneine and Ovothiol Biosyntheses
  作者：Heng Song、Maureen Leninger、Norman Lee、Pinghua Liu

  DOI：10.1021/ol402275t

  日期：2013.9.20

  Ergothioneine (5) and ovothiol (8) are two novel thiol-containing natural products. Their C-S bonds are formed by oxidative coupling reactions catalyzed by EgtB and OvoA enzymes, respectively. In this work, it was discovered that in addition to catalyzing the oxidative coupling between histidine and cysteine (1 -> 6 conversion), OvoA can also catalyze a direct oxidative coupling between hercynine (2) and cisteine (2 -> 4 conversion), which can shorten the ergothioneine biosynthetic pathway by two steps.
• Bioinformatic and Biochemical Characterizations of C–S Bond Formation and Cleavage Enzymes in the Fungus <i>Neurospora crassa</i> Ergothioneine Biosynthetic Pathway
  作者：Wen Hu、Heng Song、Ampon Sae Her、Daniel W. Bak、Nathchar Naowarojna、Sean J. Elliott、Li Qin、Xiaoping Chen、Pinghua Liu

  DOI：10.1021/ol502596z

  日期：2014.10.17

  Ergothioneine is a histidine thiol derivative. Its mycobacterial biosynthetic pathway has five steps (EgtA-E catalysis) with two novel reactions: a mononuclear nonheme iron enzyme (EgtB) catalyzed oxidative C-S bond formation and a PLP-mediated C-S lyase (EgtE) reaction. Our bioinformatic and biochemical analyses indicate that the fungus Neurospora crassa has a more concise ergothioneine biosynthetic pathway because its nonheme iron enzyme, Egt1, makes use of cysteine instead of gamma-Glu-Cys as the substrate. Such a change of substrate preference eliminates the competition between ergothioneine and glutathione biosyntheses. In addition, we have identified the N. crassa C-S lyase (NCU11365) and reconstituted its activity in vitro, which makes the future ergothioneine production through metabolic engineering feasible.