Gilvo_00160 : CDS information

Location

Organism	Streptomyces griseoflavus
Strain	Gö 3592
Entry name	Gilvocarcin
Contig	AY233211
Start / Stop / Direction	19,891 / 21,393 / + [in whole cluster] 19,891 / 21,393 / + [in contig]
Location	19891..21393 [in whole cluster] 19891..21393 [in contig]
Type	CDS
Length	1,503 bp (500 aa)

Annotation

Category	3.4 other modification
Product	4a,12b-dehydratase/C-12 hydroxylase
Product (GenBank)	putative FAD-dependent oxygenase
Gene
Gene (GenBank)	gilOI
EC number
Keyword
Note	bifunctional protein
Note (GenBank)	GilOI
Reference	ACC Q7X2G6 PmId [12822997] The complete gene cluster of the antitumor agent gilvocarcin V and its implication for the biosynthesis of the gilvocarcins. (J Am Chem Soc. , 2003) [15453748] Oxidative rearrangement processes in the biosynthesis of gilvocarcin V. (J Am Chem Soc. , 2004) [17346045] Multi-oxygenase complexes of the gilvocarcin and jadomycin biosyntheses. (J Am Chem Soc. , 2007) [22223167] Enzymatic total synthesis of defucogilvocarcin M and its implications for gilvocarcin biosynthesis. (Angew Chem Int Ed Engl. , 2012) [22465094] Delineation of gilvocarcin, jadomycin, and landomycin pathways through combinatorial biosynthetic enzymology. (Curr Opin Chem Biol. , 2012) comment [PMID: 12822997](2003) gilvocarcin(gil) gene cluster同定のためにクローニングされたcos-G9B3をS.lividans TK24に導入すると、wildレベルのgilvocarcins V and M産生あり。よってgilvocarcin生合成のための完全なclusterが含まれている。 cos-G9B3をサブクローニングしてシークエンス。32.9kbpに26ORFsあり。 supporting info. Table 1 GilOI(500aa): FAD-dependent oxygenase 配列解析のみ --- [PMID: 15453748](2004) abstract angucyclinone前駆体のC-5/C-6結合切断を担うmonooxygenasesをコードする2つの遺伝子=gilOI and gilOIV. 18O-labeled precursorsを使った取り込み実験。 gilOI and gilOIV deletion mutant作成、蓄積産物の分離・構造決定。産物構造とcross-feedingの結果から、この2反応の順番はGilOIV→GilOIと言っているが、feedしている産物が後の論文でshunt産物とされているので実験として微妙？ (後の報告でC-5/C-6結合切断はGilOII が担うとされている。) --- [PMID: 17346045](2007) 不活化mutant作成、相補確認。 JadH and JadFはそれぞれGilOI and GilOIVと互換性がある。 multi-oxygenase complexes Jad-F-G-H (on plasmid pJadFGH) または Gil-OI-OII-OIV (on pGilOIOIIOIV)は、UWM6からjadomycin Aを合成できるが、gilvocarcinsの典型的な骨格を再構築できない。よってgilvocarcin生合成経路では、multi-enzyme complexに必要なまだ同定されていない酵素がある(gilN, gilL, gilV, and gilMが候補)。 --- [PMID: 22223167](2012) [PMID: 22465094](2012) GilOI は、prejadomycin → dehydrorabelomycin への変換を担う。よってGilOI は、4a,12b-dehydration and　C-12 oxygenationを実施するbifunctional酵素である。一致した観察結果と結論がjadH, LanEで報告されている。 -- [PMID: 22223167]のScheme 2.を[PMID: 22465094]Fig. 6に流用しているようで、化合物No.と本文内容との不一致あり。前者のほうが正しそう。
Related Reference	ACC Q5U913 NITE Jado_00150 PmId [15817470] Functional analyses of oxygenases in jadomycin biosynthesis and identification of JadH as a bifunctional oxygenase/dehydrase. (J Biol Chem. , 2005) [15776503] The oxidative ring cleavage in jadomycin biosynthesis: a multistep oxygenation cascade in a biosynthetic black box. (Chembiochem. , 2005) [17346045] Multi-oxygenase complexes of the gilvocarcin and jadomycin biosyntheses. (J Am Chem Soc. , 2007) [20422670] Characterization of JadH as an FAD- and NAD(P)H-dependent bifunctional hydroxylase/dehydrase in jadomycin biosynthesis. (Chembiochem. , 2010) [22633416] Tailoring enzymes involved in the biosynthesis of angucyclines contain latent context-dependent catalytic activities. (Chem Biol. , 2012) comment Blast 6th, 43%, 1e-102 Streptomyces venezuelae_jadH JadH [DoBISCUIT]4a,12b-dehydratase/C-12 hydroxylase --- [PMID: 15817470](2005) Streptomyces venezuelae ISP5230のjadH mutantで2,3-dehydro-UWM6蓄積。 2,3-dehydro-UWM6には4a-OH基が残っている。 His-tagged JadHでdehydration機能確認あり。 JadHによって4a,12b-dehydration and C-12 monooxygenationを受け、 UWM6 → rabelomycin 2,3-dehydro-UWM6 → dehydrorabelomycin へ変換された。rabelomycinはそれ以上変換されず。 jadFGH発現でUWM6 or 2,3-dehydro-UWM6→jadomycin Aへの変換が可能。 --- [PMID:15776503](2005) jadFGHの各mutant産物の比較から、JadHは4a-OH基の除去に関与する。 --- [PMID: 17346045](2007) JadHはGilOIと互換性がある。 multi-oxygenase complexes Jad-F-G-H (on plasmid pJadFGH)は、UWM6+isoleucineからjadomycin Aを合成できる。 --- [PMID: 20422670](2010) JadHを発現、精製して様々な条件下で酵素反応を検討、産物を解析している。 JadHの反応にはFAD, NAD(P)Hが必要。 JadHの反応でdehydroquinone化合物であるCR11を検出。これがjadomycin生合成における中間体であることを確認。 CR11→dehydrorabelomycinへの酸化は自発的に起こる。また、4つの証拠を挙げて4a,12b-dehydration stepもJadHによって触媒されると提唱している。 4a,12b-dehydrationを必要としない化合物の生合成clusterにもJadH homologuesがあることについても検討しているが、結論は出ていない。 -- [PMID: 22633416](2012) 2,3-dehydro-UWM6を基質として、 JadHによりdehydrorabelomycin産生。 JadH/CabVでもdehydrorabelomycin産生。 C-12-hydroxylated productは検出されず。 JadHは、その他のangucyclines中間体であるC-12-hydroxylated product→dehydrorabelomycinへの変換ができないが、JadH/SDR family reductase(CabV, UrdMred or LanV)で反応すると、gaudimycin Cに変換できる。よって、JadHは祖先のC-12b hydroxylase活性も保持しているが、自然なjadomycin産生経路ではC-4a/C-12b dehydratase活性によってそのhydroxylation機能は遮蔽されている。自然なJadH反応はお互い分離できない密接に共役された順序で進行し、たぶんC-7/C-12 dihydroquinone形成(=C-12 hydroxylation)の前にC-4a/C-12b dehydrationが起こる。

Sequence

>4a,12b-dehydratase/C-12 hydroxylase [putative FAD-dependent oxygenase]
MTLHAAEAIPSHVPVLVVGAGPTGLMLGAELALHGSRPLVIDALPSPSGQSRALGFTVRT
LEIFKQRGILGRFQGLAPVPGVHFAGLSIKGDHLSSSMRPANQYPQSKTEQVLAAWAEEL
GVPVRRPWTLTSMEPTGTGYRCVLSGPAGQQTVDADYVVGCDGAGSFVREAIGMPTKRTP
PSVQMLLGDLRGCGLPDEPFGVKHEKGMVMSAPLGDGTERVIVCDFTQPMRPQGTPVTHD
EIKAAYEQVVGSPLADGECLWASSFSDASSLVESYRSGRALLVGDTAHTHLPAGGQGMNV
SIQDAVNVGWKLALVSQGRAPDTLLDTYHAERYPVGRELLLNTAAQGQVFLRGPEVDPLR
EVLRRLLNIREVSVLLADGVSGLDIRYDMGLPEAPPPTGERLPPDVFHVVGTGGDAVEEL
RHGAALLIVPSPDSPASSLVAPWRDQVRVVHARPTDPDWGGEPAASSHWFVRPDGHIAWA
GTEFSELSASLSRWLGQPAA

>4a,12b-dehydratase/C-12 hydroxylase [putative FAD-dependent oxygenase]
ATGACGTTGCACGCCGCAGAAGCCATACCGTCACACGTACCGGTTCTCGTCGTGGGAGCC
GGCCCGACAGGTCTCATGCTCGGCGCCGAGCTGGCGCTCCACGGCAGCCGGCCGCTGGTG
ATCGACGCGCTGCCGAGCCCGAGCGGACAGTCCCGGGCCCTGGGCTTCACGGTGAGGACG
CTGGAGATCTTCAAGCAGCGCGGCATCCTGGGCCGTTTCCAGGGACTCGCCCCGGTGCCC
GGAGTCCATTTCGCCGGCCTCAGCATCAAGGGCGATCACCTCTCCAGCTCGATGCGCCCG
GCCAACCAGTACCCGCAGTCCAAGACCGAACAGGTCCTCGCCGCCTGGGCCGAGGAGCTG
GGAGTACCGGTGCGGCGCCCGTGGACGCTGACGTCCATGGAGCCCACTGGCACCGGGTAC
CGCTGCGTGCTCAGCGGCCCGGCCGGGCAGCAGACCGTCGACGCCGACTACGTGGTCGGC
TGCGACGGAGCGGGGAGCTTCGTCCGCGAGGCGATCGGCATGCCGACCAAGCGCACTCCC
CCATCCGTACAGATGCTCCTCGGTGATCTGCGCGGATGCGGTCTGCCCGACGAACCCTTC
GGGGTCAAGCACGAAAAGGGCATGGTCATGTCCGCACCGCTGGGCGACGGGACGGAACGC
GTCATCGTCTGTGACTTCACCCAGCCGATGCGGCCGCAGGGCACTCCCGTCACGCACGAC
GAGATCAAGGCCGCCTACGAGCAGGTCGTCGGCAGCCCCCTGGCGGACGGCGAATGTCTC
TGGGCGAGCTCGTTCTCGGACGCGTCCTCCCTCGTGGAGTCCTACCGGTCCGGTCGTGCG
CTGCTCGTCGGCGACACGGCGCACACCCATCTCCCCGCCGGCGGGCAGGGCATGAACGTC
TCGATACAGGACGCGGTGAACGTCGGCTGGAAGCTCGCGCTGGTGAGCCAGGGCCGCGCG
CCGGACACCCTGCTGGACACCTACCACGCCGAGCGGTACCCGGTCGGCAGGGAACTGCTG
CTCAACACCGCCGCCCAGGGCCAGGTCTTCCTGCGCGGCCCGGAAGTGGACCCGCTGCGC
GAGGTCCTGCGGCGACTGCTGAACATCCGGGAGGTGTCCGTCCTGCTGGCCGACGGAGTC
AGCGGACTGGACATCCGCTACGACATGGGCCTCCCGGAAGCACCGCCACCCACGGGTGAA
CGGCTGCCGCCGGACGTGTTCCACGTCGTCGGGACCGGCGGCGACGCCGTCGAGGAGTTG
CGGCACGGCGCCGCTCTGCTGATCGTCCCGTCCCCCGACAGCCCGGCGTCCTCGCTGGTC
GCTCCGTGGCGGGACCAGGTGCGCGTCGTGCACGCGCGCCCCACGGACCCGGACTGGGGC
GGGGAGCCGGCCGCGTCGTCGCACTGGTTCGTACGACCGGACGGACACATCGCGTGGGCG
GGCACCGAATTCAGCGAGTTGAGCGCCTCACTGAGCCGCTGGCTCGGTCAGCCCGCCGCG
TAA

Feature

BLASTP Database:UniProtKB:2011_09	show BLAST table
InterPro Database:interpro:38.0	IPR002938 Monooxygenase, FAD-binding (Domain) PF01494 FAD_binding_3 IPR003042 Aromatic-ring hydroxylase-like (Domain) PR00420 RNGMNOXGNASE
SignalP	No significant hit
TMHMM	No significant hit

Gilvo_00150 Gilvo_00170