圆柱体孢子素是一种主要的蓝藻毒素，由淡水蓝藻产生。它的生物合成从精氨酸和甘氨酸开始，涉及五种聚酮化合物合酶和几种定制酶。巴黎西岱大学Olivier Ploux等人通过质谱实验在几种产生圆柱体孢子素的蓝细菌中鉴定出 7-脱氧-脱硫-精氨酸-圆柱孢子素。

本文要点：

（1）作者纯化了这种新代谢物，并使用基于标量的 ¹H-¹H、¹H-¹³C 和 ¹H-¹⁵N 以及 2D ¹H-¹H ROESY 相关实验，通过 1D 和 2D NMR 光谱确定其结构。在同位素掺入实验中使用标记的精氨酸，作者证明精氨酸完全掺入到 7-脱氧-脱硫-精氨酸-圆柱孢菌素中，并且圆柱孢菌素的尿嘧啶环来源于精氨酸的胍基部分，从而解决了一个长期存在的令人费解的问题。

（2）CyrG 和 CyrH 来自产生圆柱体孢子素的震颤菌。 PCC 6506 在大肠杆菌中过量产生并纯化至同质。作者发现 CyrG 是一种锌依赖性水解酶，与腺苷脱氨酶同源，可将7-脱氧-脱硫-精氨酸-圆柱孢菌素中转化为 7-脱氧-脱硫-圆柱孢菌素中和鸟氨酸，伴随着以下动力学参数：K_M = 0.21 ± 0.05 μM，k_cat = 0.19 ± 0.02 min^–1。 CyrG 每摩尔单体含有 0.55 摩尔锌，但可以被 Fe^II 或 Co^II激活。CyrH 几乎不含金属，即使在过量金属存在的情况下也没有显示出这种活性。

（3） 基于结构的比对和二级结构预测，作者提出柱状孢子素生物合成中的第五个和最后一个聚酮化合物合酶 CyrF 包含一个从未有过的与 N-乙酰转移酶同源的 C 末端结构域。因此，作者建议该结构域催化 CyrF 产物与精氨酸的缩合，用以得到 7-脱氧-脱硫-精氨酸-圆柱孢菌素。这将是聚酮化合物合酶前所未有的终止步骤。

参考文献：

Annick Méjean, Olivier Lequin, and Olivier Ploux. Identification of 7-Deoxy-desulfo-argino-cylindrospermopsin, the Missing Piece in Cylindrospermopsin Biosynthesis.  J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI:10.1021/jacs.2c03932

https://doi.org/10.1021/jacs.2c03932