硫黄含有天然物に硫黄原子が取り込まれる仕組み~鉄硫黄クラスターを使って有機硫黄化合物を合成する酵素の発見~

2025-07-15 九州大学

九州大学の牛丸理一郎准教授らの国際共同研究チームが、抗生物質アルボマイシンの生合成過程で硫黄原子が取り込まれる分子機構を解明。新たに同定された酵素が、鉄硫黄クラスターを自身に保持し、それを硫黄源として有機硫黄化合物を合成することを発見。X線結晶構造解析などを用いて、酵素とクラスターの構造と反応機構を明らかにした。今後は、創薬への応用や新たな硫黄含有天然物の発見が期待される。

硫黄含有天然物に硫黄原子が取り込まれる仕組み~鉄硫黄クラスターを使って有機硫黄化合物を合成する酵素の発見~
アルボマイシン生合成における硫黄挿入反応

<関連情報>

アルボマイシン生合成における硫黄供与体として関与するラジカルS-アデノシル-L-メチオニンFeSクラスター Radical S-adenosyl-l-methionine FeS cluster implicated as the sulfur donor during albomycin biosynthesis

Richiro Ushimaru,Ziyang Zheng,Jin Xiong,Takahiro Mori,Ikuro Abe,Yisong Guo & Hung-wen Liu
Nature Catalysis  Published:15 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-025-01367-w

Abstract

Carbon–sulfur bond-forming reactions in natural product biosynthesis largely involve Lewis acid/base chemistry with relatively few examples catalysed by radical S-adenosyl-l-methionine (SAM) enzymes. The latter have been limited to radical-mediated sulfur insertion into carbon–hydrogen bonds with the sulfur atom originating from a sacrificial auxiliary iron–sulfur cluster. Here we show that the radical SAM enzyme AbmM encoded in the albomycin biosynthetic gene cluster catalyses a sulfur-for-oxygen swapping reaction, transforming the furanose ring of cytidine 5′-diphosphate to a thiofuranose moiety that is essential for the antibacterial activity of albomycin δ2. Thus, in addition to its canonical function of mediating the reductive cleavage of SAM, the radical SAM catalytic cluster of AbmM appears to play a role in providing the sulfur introduced during the AbmM-catalysed reaction. These discoveries not only establish the origin of the thiofuranose core in albomycin δ2 but, more importantly, also emphasize the functional diversity of radical SAM catalysis.

0502有機化学製品
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