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Urd_00170 : CDS information

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Organism
StrainTü2717
Entry nameUrdamycin
Contig
Start / Stop / Direction18,429 / 20,438 / + [in whole cluster]
939 / 2,948 / + [in contig]
Location18429..20438 [in whole cluster]
939..2948 [in contig]
TypeCDS
Length2,010 bp (669 aa)
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Category3.4 other modification
Productputative 2,3-dehydratase/C-6 ketoreductase
Product (GenBank)oxygenase-reductase
Gene
Gene (GenBank)urdM
EC number
Keyword
  • C-6 S-stereochemistry
Note
  • bifunctional protein
  • It is proposed that this ORF oxygenase domain also serves as key enzyme bridging PKS and post-PKS reactions by catalyzing the hydrolysis and decarboxylation of the ACP-tethered angucycline to prejadomycin(2,3-dehydro-UWM6).
Note (GenBank)
  • UrdM
Reference
ACC
PmId
[10658661] Two new tailoring enzymes, a glycosyltransferase and an oxygenase, involved in biosynthesis of the angucycline antibiotic urdamycin A in Streptomyces fradiae Tu2717. (Microbiology. , 2000)
[12512084] Urdamycin L: a novel metabolic shunt product that provides evidence for the role of the urdM gene in the urdamycin A biosynthetic pathway of Streptomyces fradiae TU 2717. (Chembiochem. , 2003)
[22633416] Tailoring enzymes involved in the biosynthesis of angucyclines contain latent context-dependent catalytic activities. (Chem Biol. , 2012)
[25200607] Structure-based engineering of angucyclinone 6-ketoreductases. (Chem Biol. , 2014)
comment
[PMID: 10658661](2000)
UrdMは、N末でoxygenasesに、C末でreductasesにとても似ている。
異なる触媒活性をを持つかもしれない2つの部分からなる70.5kDaのひとつのタンパクを発現する(発現確認あり)。

urdM deletion mutantは優勢にrabelomycinを蓄積したことから、UrdMはurdamycin Aのposition 12bでの酸素添加に関与することが示される。

---
[PMID: 12512084](2003)
urdM(-) mutantでの2つめの産物であるurdamycin Lの分離、構造解明。

主に蓄積するrabelomycinとの違いは、ring Aでの7員環lanctone環形成。これら産物の構造、18O-label実験、配列解析などから、UrdMが12b-hydroxylationを触媒すると結論付けている。

N末のoxygenase domainによりBaeyer-Villiger oxygenationでOを取り込み7員環のlactone環が形成され、引き続きC末のreductase domainにより6員環炭素環への再編成、12b-hydroxy基生成が行われる。

urdMの不活化はC末reductase domainのほとんどをin-frame deletionしているが、N末のoxygenase domainは影響受けていない。よって7員環lactone環を持つurdamycin Lが検出されている。量が少ないのは、C末削除による折りたたみ不全のせいか。

---
[PMID: 22633416](2012)
精製されたUrdEは、2つの分離したNADPH/O2-dependent stepsで2,3-dehydro-UWM6を変換する。
UrdEは、UrdMのSDR domain UrdMredとの共役反応で2,3-dehydro-UWM6 → gaudimycin Cへ変換。

よって生合成順序は
UrdE(C-12 hydroxylation)-UrdE(C-12b hydroxylation)-UrdMred(C-6 ketoreduction).

全長UrdMとoxygenase domain UrdMox単独は高く不安定だが、SDR UrdMred domainは十分な量を可溶型で分離できる。この結果から、過去の提唱と異なり、UrdMoxはC-12b hydroxylationに必要ではない。UrdMoxは、JadFやLanM2のようにTEとして働くかもしれない。

UrdMredはC-6 ketoreduntionを担い、gaudimycin Cの6S配置をもたらす。
UrdMredが存在することで、UrdEはC-12b hydroxylation反応へ進行する。

---
[PMID: 25200607](2014) abstract
landomycins と urdamycins/gaudimycinsでのC-6の向きの違いに関連した領域を、LanV と UrdMredの結晶構造解析から同定している。
Related Reference
ACC
Q6DV92
NITE
Lando_00080
PmId
[15651811] Identification of the function of gene lndM2 encoding a bifunctional oxygenase-reductase involved in the biosynthesis of the antitumor antibiotic landomycin E by Streptomyces globisporus 1912 supports the originally assigned structure for landomycinone. (J Org Chem. , 2005)
[22454092] Elucidation of post-PKS tailoring steps involved in landomycin biosynthesis. (Org Biomol Chem. , 2012)
comment
For N-terminal ox domain

Blast 8th, id55%, 7e-97, N末380aaほど同士の部分hit
Streptomyces cyanogenus
Bifunctional oxygenase-reductase protein LanM2

---
[PMID: 15651811](2005)
landomycin生合成gene clusterの同定論文[PMID:9933932](1999)で報告された配列のPositions 8767 (A) and 8772 (T)が存在せず、lanNを含んだposition 9469までstopが延長する。このORFをlanM2としている。

--
[PMID: 22454092](2012)
PKS後仕立て反応に関与するとされるLanM2, E, V, Z4, Z5に関する調査。

S. lividans TK64においてminimal PKSと共にgenesを発現して産物解析。

minimal PKSのみ → UWM6
minimal PKS + lanM2 → prejadomycin
よって、LanM2はまだACPに繋がれている新生angucyclineのTE様decarboxylative 2,3-dehydrationを触媒するかもしれない。

minimal PKS + lanV + lanZ4 + lanZ5 → UWM6
minimal PKS + lanE → rabelomycin
よって、LanM2はPKS後の最初のステップを触媒しそう。

各genesをE.coliで発現、精製して活性測定。
精製したLanM2は、UWM6を含む基質候補を変換できなかった。

"combinatorial biosynthetic enzymology"において、UWM6もrabelomycinもlandomycin生合成経路の中間体ではないこと、prejadomycinがlandomycin生合成の一般的な経路中間体であることを確認。

結果を総合して改訂経路を提唱。
LanM2がdehydrataseとして働き、同時にPKSに繋がれた最後の中間体の放出を担い、prejadomycin(= 2,3-dehydro-UWM6)が得られるとしている。
ACC
Q5U915
NITE
Jado_00130
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)
[22465094] Delineation of gilvocarcin, jadomycin, and landomycin pathways through combinatorial biosynthetic enzymology. (Curr Opin Chem Biol. , 2012)
comment
For N-terminal ox domain

Blast 13th, id54%, 3e-92
Streptomyces venezuelae_jadF
JadF

---
[PMID: 15817470](2005)
jadF不活化mutantは、3-OH基の残っているrabelomycinを蓄積することから、JadFは2,3-dehydrationを触媒する。
精製した酵素で活性調査しようと試みているが、うまくいっていない。jadGHと一緒である必要ありか。
JadHとの類似性から、同じくbifunctional oxygenase/dehydraseであるかもしれない。

---
[PMID: 15776503](2005)
jadF,G,Hの各mutant産物の比較から、JadFは3-OH基の切断に関与する。

--
[PMID: 17346045](2007)
JadFはGilOIVと互換性があることを相補で確認。
multi-oxygenase complexes Jad-F-G-H (on plasmid pJadFGH)は、UWM6 + isoleucineからjadomycin Aを合成できる。

JadF/H and GilOIV/OI は、Baeyer-Villiger oxidationを用いた酸化的な5,6-結合の切断を準備し、行うことが示唆されている。
そのためJadFは、2,3-dehydrataseに加えて5-hydroxylationを担うと提唱されている。

(gilvocarcin生合成において、5,6-結合の切断はGilOIIが関与することがわかっている[PMID: 22465094])

---
[PMID: 22465094](2012)
可溶型で発現できないGilOIVの代わりにJadFを使っている。
minimal PKS + JadF + acetyl-CoA/malonyl-CoA → prejadomycin

よってGilOIV/JadFは2,3-dehydrataseに加えて、ACPに繋がれたangucyclineのhydrolysis and decarboxylationを触媒し、PKSとPKS後反応の架け橋をする重要な酵素である。

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selected fasta
>putative 2,3-dehydratase/C-6 ketoreductase [oxygenase-reductase]
MVAPSLDVDVIVVGAGPVGLMLAGELLRTGGVRVTVLERLAEPTTESRASMTMLTPSYEM
ELLHERGLVERLGPPPDAGPGHFGGIPLDLTEAGESRYAGQWKAPQIRVEAVLSTWATEL
GAEVRRGHTVIGLVEAPDGVSVVATAPSGERLRLSAAYIVGCDGEDSAVRRLAGFAFPGA
DPTKELLRADLAGIELRERRFERHPNGVANARRGPDGITRIMVHEFARVPGASRAPAFAE
VRAAWARVTGEDISGAEPVWVNAFHNARRQAARYRKGRVLLAGDAAHVQLPVGGQALNLG
LQDAMDLGGKLAAHITGKAGEELLDTTEPATRWRPAYSATSKHKPSCCSADPMWSLRAVF
GELLGLGAARRHLASMISGLDGGAPTSVPRTGPDATAHPGPTRQHTPHRRTTMGKLTGKT
ALVTGSSRGIGRATAIRLAREGALVAVHCSRNREAADETVATIEKEGGRAFSVLAELGVP
GDVHELFLALERGLKERTDATTLDILVNNAGVMGGVAPEEVTPELFDRLVAVNAKAPFFI
VQRAVTLIPDGGRIINISSGLTRFANPQEVAYAMTKGAMDQLTLHFAKHLGSRNITVNSV
GPGITNNGTPVFDNPEAVAQMAGYSVFNRVGEVTDVADVVAFLAGDDARWITGSYLDASG
APCSAESRG
selected fasta
>putative 2,3-dehydratase/C-6 ketoreductase [oxygenase-reductase]
ATGGTCGCGCCCTCTCTGGACGTGGACGTGATCGTCGTCGGCGCCGGGCCGGTCGGGCTG
ATGCTCGCAGGGGAACTGCTGCGCACCGGCGGAGTACGGGTGACCGTACTGGAGCGGCTC
GCAGAACCCACCACCGAGTCGCGGGCGTCCATGACCATGCTTACGCCCAGCTACGAAATG
GAACTGCTGCACGAGCGGGGCCTGGTGGAACGGCTCGGGCCGCCCCCCGACGCGGGCCCC
GGCCACTTCGGCGGCATCCCACTCGATCTGACCGAGGCCGGCGAGAGCCGGTACGCCGGC
CAGTGGAAGGCGCCGCAGATCCGCGTCGAAGCCGTACTGTCCACCTGGGCCACGGAACTC
GGTGCCGAGGTTCGGCGGGGCCACACCGTGATCGGCCTCGTCGAGGCGCCGGACGGCGTG
TCCGTCGTGGCCACCGCGCCGAGTGGCGAACGGCTACGACTGAGCGCCGCGTACATCGTC
GGATGCGACGGCGAGGACAGCGCCGTGCGGCGGCTGGCGGGCTTCGCGTTCCCCGGGGCC
GACCCCACCAAAGAGCTGCTGCGTGCCGACCTGGCGGGAATCGAACTGCGGGAGCGGCGT
TTCGAGCGGCACCCGAACGGGGTGGCCAACGCCCGGCGTGGACCGGACGGCATCACCCGG
ATCATGGTGCACGAGTTCGCCCGTGTCCCCGGTGCATCACGCGCCCCCGCCTTCGCGGAA
GTCCGCGCCGCCTGGGCCCGGGTCACCGGCGAGGACATCAGCGGTGCGGAACCGGTCTGG
GTCAACGCCTTTCACAACGCCCGTCGGCAAGCGGCCCGTTACCGCAAGGGCCGGGTCCTT
CTCGCCGGTGACGCCGCGCATGTCCAGCTGCCGGTCGGCGGACAGGCCCTCAACCTCGGC
CTGCAGGACGCGATGGATCTCGGCGGGAAACTCGCCGCGCACATCACGGGCAAGGCCGGC
GAGGAACTGCTCGACACCACCGAGCCCGCCACCCGGTGGCGGCCCGCGTACTCGGCAACA
TCGAAGCACAAGCCCAGCTGCTGTTCGGCGGACCCGATGTGGAGCCTGCGGGCGGTGTTC
GGGGAACTCCTCGGCCTCGGCGCGGCGCGCCGCCACCTCGCCTCGATGATCAGCGGGCTC
GACGGCGGAGCTCCGACGTCCGTCCCCCGGACCGGCCCCGATGCCACGGCTCACCCCGGA
CCAACTCGTCAGCACACCCCGCACAGGAGGACCACCATGGGCAAGCTCACCGGAAAGACC
GCGCTCGTCACGGGCTCCAGCCGTGGCATCGGCCGGGCCACGGCGATCCGTCTGGCCCGC
GAGGGAGCGCTTGTCGCAGTGCACTGCTCCCGCAACCGGGAGGCTGCCGACGAGACCGTC
GCCACCATCGAGAAGGAGGGCGGCCGGGCCTTCTCCGTCCTGGCCGAGCTGGGCGTCCCC
GGCGACGTCCACGAACTCTTCCTGGCCCTGGAACGGGGGCTGAAGGAGCGCACCGACGCC
ACCACCCTCGACATCCTCGTGAACAACGCCGGGGTCATGGGCGGAGTGGCCCCCGAGGAG
GTCACGCCCGAGCTGTTCGACCGGCTCGTCGCGGTCAACGCCAAGGCACCGTTCTTCATA
GTGCAGCGGGCCGTGACGCTGATCCCCGATGGCGGCCGCATCATCAACATCTCTTCCGGG
CTCACCCGGTTCGCCAACCCACAGGAGGTGGCGTACGCGATGACCAAGGGCGCCATGGAC
CAGCTCACCCTCCATTTCGCCAAGCATCTCGGCTCGCGCAACATCACCGTGAACAGTGTG
GGCCCAGGTATCACCAACAACGGGACACCGGTCTTCGACAACCCGGAGGCGGTGGCGCAG
ATGGCGGGCTACTCCGTGTTCAACAGGGTCGGAGAGGTCACGGACGTCGCCGATGTCGTG
GCCTTCCTCGCCGGCGACGACGCACGCTGGATTACCGGCTCCTACCTGGACGCCAGCGGG
GCACCCTGCTCGGCTGAGTCACGCGGATGA

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BLASTP
Database:UniProtKB:2011_09 		show BLAST table
InterPro
Database:interpro:38.0
IPR002198 Short-chain dehydrogenase/reductase SDR (Family)
[419-589] 8.30000000000004e-28 PF00106
PF00106   adh_short
IPR002938 Monooxygenase, FAD-binding (Domain)
[7-329] 3.2e-61 PF01494
PF01494   FAD_binding_3
IPR003042 Aromatic-ring hydroxylase-like (Domain)
[9-31] 5.29999657550189e-32 PR00420 [155-170] 5.29999657550189e-32 PR00420 [276-291] 5.29999657550189e-32 PR00420 [291-307] 5.29999657550189e-32 PR00420 [309-327] 5.29999657550189e-32 PR00420
PR00420   RNGMNOXGNASE
IPR016040 NAD(P)-binding domain (Domain)
[408-660] 2.70000000000002e-66 G3DSA:3.40.50.720
G3DSA:3.40.50.720   NAD(P)-bd
IPR020904 Short-chain dehydrogenase/reductase, conserved site (Conserved_site)
[559-587] PS00061
PS00061   ADH_SHORT
SignalP No significant hit
TMHMM No significant hit
Urd_00160 Urd_00160   Urd_00180 Urd_00180
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