D-cycloserine(1+)

• 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: D-cycloserine(1+)
• 英文别名: [(4R)-3-oxo-1,2-oxazolidin-4-yl]azanium
• 化学式: C3H7N2O2+
• 分子量: 103.1
• InChiKey: DYDCUQKUCUHJBH-UWTATZPHSA-O

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -1.5
• 重原子数：
  7
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.67
• 拓扑面积：
  66
• 氢给体数：
  2
• 氢受体数：
  2

反应信息

• 作为产物：
  描述：

  adenosine 5'-triphosphate 、 氢(+1)阳离子 、 水 、 O-ureido-D-serine 生成 adenosine 5'-diphosphate 、 二氧化碳 、 D-cycloserine(1+) 、 铵 、 H3PO4
  参考文献：
  名称：

  Molecular Cloning and Heterologous Expression of a Biosynthetic Gene Cluster for the Antitubercular Agent d -Cycloserine Produced by Streptomyces lavendulae

  摘要：

  摘要 在本研究中，我们成功克隆了一个含有 d -环丝氨酸（DCS）生物合成基因簇的 21 kb DNA 片段。 链霉菌 菌株 菌株，即 ATCC 11924。推测基因簇由 10 个开放阅读框（ORF）组成，分别为 dcsA 到 dcsJ .该基因簇包括两个 ORF，分别编码 d -丙氨酰- d -丙氨酸连接酶 ( dcsI ）和一种假定的膜蛋白（ dcsJ ）是生产者生物的自抗性决定因子。将这 10 个 ORFs 导入不产生 DCS 的 链霉菌 66 作为异源宿主细胞时，转化体获得了 DCS 生产力。这表明引入的基因负责 DCS 的生物合成。正如预期的那样，破坏 dcsG 的破坏使 ATCC 11924 菌株失去了生产 DCS 的能力。我们在此提出 DCS 的生物合成途径。首先是 l -丝氨酸被一个 dcsE- 编码的与高丝氨酸同源的酶进行乙酰化。 O -乙酰转移酶。第二种、 O -乙酰- l -丝氨酸通过羟基脲 通过 通过 O -乙酰丝氨酸巯基酶同源物 ( dcsD 产物），并形成 O -脲 l -丝氨酸。羟基脲必须由一个 dcsB -编码的精氨酸酶同源物利用 l -精氨酸衍生物的催化作用来提供羟基脲、 N G -羟基- l -精氨酸。由此产生的 O -尿苷 l -丝氨酸消旋化为 O -脲 d -丝氨酸的外消旋化过程。最后 O -尿苷 d -丝氨酸环化形成 DCS，并释放出氨和二氧化碳。环化必须由 dcsG 或 dcsH 产物完成，它们属于 ATP-抓取折叠蛋白家族。

  DOI：

  10.1128/aac.01226-09

文献信息

• Molecular Cloning and Heterologous Expression of a Biosynthetic Gene Cluster for the Antitubercular Agent <scp>d</scp> -Cycloserine Produced by <i>Streptomyces lavendulae</i>
  作者：Takanori Kumagai、Yusuke Koyama、Kosuke Oda、Masafumi Noda、Yasuyuki Matoba、Masanori Sugiyama

  DOI：10.1128/aac.01226-09

  日期：2010.3

  In the present study, we successfully cloned a 21-kb DNA fragment containing a d -cycloserine (DCS) biosynthetic gene cluster from a DCS-producing Streptomyces lavendulae strain, ATCC 11924. The putative gene cluster consists of 10 open reading frames (ORFs), designated dcsA to dcsJ . This cluster includes two ORFs encoding d -alanyl- d -alanine ligase ( dcsI ) and a putative membrane protein ( dcsJ ) as the self-resistance determinants of the producer organism, indicated by our previous work. When the 10 ORFs were introduced into DCS-nonproducing Streptomyces lividans 66 as a heterologous host cell, the transformant acquired DCS productivity. This reveals that the introduced genes are responsible for the biosynthesis of DCS. As anticipated, the disruption of dcsG , seen in the DCS biosynthetic gene cluster, made it possible for the strain ATCC 11924 to lose its DCS production. We here propose the DCS biosynthetic pathway. First, l -serine is O acetylated by a dcsE- encoded enzyme homologous to homoserine O -acetyltransferase. Second, O -acetyl- l -serine accepts hydroxyurea via an O -acetylserine sulfhydrylase homolog ( dcsD product) and forms O -ureido- l -serine. The hydroxyurea must be supplied by the catalysis of a dcsB -encoded arginase homolog using the l -arginine derivative, N ^G -hydroxy- l -arginine. The resulting O -ureido- l -serine is then racemized to O -ureido- d -serine by a homolog of diaminopimelate epimerase. Finally, O -ureido- d -serine is cyclized to form DCS with the release of ammonia and carbon dioxide. The cyclization must be done by the dcsG or dcsH product, which belongs to the ATP-grasp fold family of protein.

  摘要 在本研究中，我们成功克隆了一个含有 d -环丝氨酸（DCS）生物合成基因簇的 21 kb DNA 片段。 链霉菌 菌株 菌株，即 ATCC 11924。推测基因簇由 10 个开放阅读框（ORF）组成，分别为 dcsA 到 dcsJ .该基因簇包括两个 ORF，分别编码 d -丙氨酰- d -丙氨酸连接酶 ( dcsI ）和一种假定的膜蛋白（ dcsJ ）是生产者生物的自抗性决定因子。将这 10 个 ORFs 导入不产生 DCS 的 链霉菌 66 作为异源宿主细胞时，转化体获得了 DCS 生产力。这表明引入的基因负责 DCS 的生物合成。正如预期的那样，破坏 dcsG 的破坏使 ATCC 11924 菌株失去了生产 DCS 的能力。我们在此提出 DCS 的生物合成途径。首先是 l -丝氨酸被一个 dcsE- 编码的与高丝氨酸同源的酶进行乙酰化。 O -乙酰转移酶。第二种、 O -乙酰- l -丝氨酸通过羟基脲 通过 通过 O -乙酰丝氨酸巯基酶同源物 ( dcsD 产物），并形成 O -脲 l -丝氨酸。羟基脲必须由一个 dcsB -编码的精氨酸酶同源物利用 l -精氨酸衍生物的催化作用来提供羟基脲、 N G -羟基- l -精氨酸。由此产生的 O -尿苷 l -丝氨酸消旋化为 O -脲 d -丝氨酸的外消旋化过程。最后 O -尿苷 d -丝氨酸环化形成 DCS，并释放出氨和二氧化碳。环化必须由 dcsG 或 dcsH 产物完成，它们属于 ATP-抓取折叠蛋白家族。
• Establishment of an <i>In Vitro</i> <scp>d</scp> -Cycloserine-Synthesizing System by Using <i>O</i> -Ureido- <scp>l</scp> -Serine Synthase and <scp>d</scp> -Cycloserine Synthetase Found in the Biosynthetic Pathway
  作者：Narutoshi Uda、Yasuyuki Matoba、Takanori Kumagai、Kosuke Oda、Masafumi Noda、Masanori Sugiyama

  DOI：10.1128/aac.02291-12

  日期：2013.6

  We have recently cloned a DNA fragment containing a gene cluster that is responsible for the biosynthesis of an antituberculosis antibiotic, d -cycloserine. The gene cluster is composed of 10 open reading frames, designated dcsA to dcsJ . Judging from the sequence similarity between each putative gene product and known proteins, DcsC, which displays high homology to diaminopimelate epimerase, may catalyze the racemization of O -ureidoserine. DcsD is similar to O -acetylserine sulfhydrylase, which generates l -cysteine using O -acetyl- l -serine with sulfide, and therefore, DcsD may be a synthase to generate O -ureido- l -serine using O -acetyl- l -serine and hydroxyurea. DcsG, which exhibits similarity to a family of enzymes with an ATP-grasp fold, may be an ATP-dependent synthetase converting O -ureido- d -serine into d -cycloserine. In the present study, to characterize the enzymatic functions of DcsC, DcsD, and DcsG, each protein was overexpressed in Escherichia coli and purified to near homogeneity. The biochemical function of each of the reactions catalyzed by these three proteins was verified by thin-layer chromatography (TLC), high-performance liquid chromatography (HPLC), and, in some cases, mass spectrometry. The results from this study demonstrate that by using a mixture of the three purified enzymes and the two commercially available substrates O -acetyl- l -serine and hydroxyurea, synthesis of d -cycloserine was successfully attained. These in vitro studies yield the conclusion that DcsD and DcsG are necessary for the syntheses of O -ureido- l -serine and d -cycloserine, respectively. DcsD was also able to catalyze the synthesis of l -cysteine when sulfide was added instead of hydroxyurea. Furthermore, the present study shows that DcsG can also form other cyclic d -amino acid analogs, such as d -homocysteine thiolactone.

  摘要 我们最近克隆了一个 DNA 片段，其中含有一个负责抗结核抗生素生物合成的基因簇、 d -环丝氨酸。该基因簇由 10 个开放阅读框组成，分别为 dcsA 到 dcsJ .从每个推定基因产物与已知蛋白质之间的序列相似性来看，DcsC 与二氨基亚硒酸酯外延酶同源性很高，可能会催化 Omega 的外消旋化。 O -尿苷酸的外消旋化。DcsD 与 O -乙酰丝氨酸巯基酶相似，后者可生成 l -半胱氨酸。 O -乙酰- l 因此，DcsD 可能是生成 O-乙酰基-l-半胱氨酸的合成酶。 O -脲 l -丝氨酸的合成酶。 O -乙酰-l-丝氨酸 l -丝氨酸和羟基脲。DcsG 与具有 ATP-抓取折叠的酶家族相似，可能是一种 ATP 依赖性合成酶，能将 O-乙酰基-丝氨酸转化为丝氨酸。 O -脲 d -丝氨酸转化为 d -环丝氨酸。在本研究中，为了鉴定 DcsC、DcsD 和 DcsG 的酶功能，将每种蛋白在 大肠杆菌 并纯化至接近均一。通过薄层色谱法（TLC）、高效液相色谱法（HPLC）和质谱法（在某些情况下）验证了这三种蛋白质催化的每个反应的生化功能。这项研究的结果表明，通过使用三种纯化酶和两种市售底物的混合物 O -乙酰- l -丝氨酸和羟基脲，可合成 d -环丝氨酸的合成。这些 体外 这些体外研究得出的结论是，DcsD 和 DcsG 是合成 O-环丝氨酸的必要条件。 O -脲 l -丝氨酸和 d -环丝氨酸。DcsD 还能催化 l -丝氨酸和 d -环丝氨酸的合成。 l 当加入硫化物而不是羟基脲时，DcsD 也能催化合成 l -半胱氨酸。此外，本研究还表明，DcsG 还能形成其他环 d -氨基酸类似物，如 d -高半胱氨酸硫内酯。