Выявление единого функционального сдвига у 2,3-оксидоскваленциклаз типа «кресло—лодка—кресло» и раскрытие его химических основ

Известно множество растительных 2,3-оксидоскваленциклаз (OSC), способных катализировать образование разных продуктов, однако полное изменение их функции описывается редко. В этом исследовании обнаружены две новые растительные OSC из Alisma orientale (Sam.) Juzep.: уникальная протостадиенолсинтаза (PDS) и распространённая циклоартенолсинтаза (CAS). Многомасштабное моделирование и эксперименты по мутагенезу показали, что треонин-727 необходим для биосинтеза протоста-13(17),24-диенола с помощью PDS, а мутант CAS F726T полностью переключает функцию фермента на синтез PDS, образуя почти исключительно протоста-13(17),24-диенол. Неожиданно выяснилось, что замена фенилаланина на треонин в этом консервативном положении аналогичным образом переключает различные исходные функции других растительных и неродственных им 2,3-оксидоскваленциклаз типа «кресло—лодка—кресло» на синтез PDS. Дополнительное компьютерное моделирование позволило раскрыть механизмы функционального сдвига, обусловленного этой заменой и приводящего к активности PDS. Исследование демонстрирует универсальную стратегию изменения функции ферментов с помощью пластичного аминокислотного остатка, основанную на раскрытии каталитического механизма.