Strukturelle Aufklärung der Bispezifität von A‐Domänen als Basis für die Aktivierung nicht‐natürlicher Aminosäuren

Viele biologisch aktive, bakterielle Sekundärmetabolite werden durch modulare Enzymkomplexe, die sogenannten nicht‐ribosomalen Peptidsynthetasen, hergestellt. Die Substratauswahl erfolgt durch eine Adenylierungsdomäne (A‐Domäne), die die entsprechende Aminosäure mit hoher Selektivität aktiviert. Die kürzlich entdeckte A‐Domäne der Anabaenopeptin‐Synthetase aus Planktothrix agardhii (ApnA A 1 ) ist in der Lage, zwei chemisch sehr unterschiedliche Aminosäuren (Arg und Tyr) umzusetzen. Wir zeigen hier anhand von Kristallstrukturen dieser A‐Domäne, wie sich diese beiden Substrate an die Bindungstasche des Enzyms anpassen. Die Analyse der Bindungstasche führte zur Identifizierung von drei Resten, die für die Substraterkennung essentiell sind. Durch systematischen Austausch dieser Reste konnten wir Enzymvarianten generieren, die monospezifisch waren oder Tryptophan spezifisch aktivierten. Die nicht‐natürliche Aminosäure 4‐Azidophenylalanin konnte ebenfalls effizient durch eine A‐Domänenvariante aktiviert werden, sodass die Produktion von diversifizierten nicht‐ribosomalen Peptiden für die bioorthogonale Markierung in greifbare Nähe rückt.