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Reaktionsmechanismus der Isochorismat-Synthase-Reaktion

Umlagerung von Chorisminsäure zu Isochorisminsäure, katalysiert durch die Isochorismat-Synthase

Die Chorisminsäure wird an zwei Positionen aktiviert, um die Umlagerung zur Isochorisminsäure zu ermöglichen:

  1. Die Komplexierung eines Magnesium-Ions durch die Phenyl-Carboxy-Gruppe erhöht die Elektrophilie der C-2-Position des Phenyl-Rings.
  2. Die Glutaminsäure an Position 252 der Isochorismat-Synthase stellt der C-4-OH-Gruppe der Chorisminsäure ein Proton zur Verfügung, um der OH-Gruppe das Verlassen des Moleküls als H2O zu erleichtern.

Gleichzeitig deprotoniert die basische Amino-Gruppe des Lysins an Position 205 der Isochorismat-Synthase ein Wasser-Molekül, so dass ein HO als nucleophiles Agenz für den Angriff auf die C-2-Position des Phenyl-Rings gebildet wird.

Der nucleophile Angriff von HO auf die C-2-Position des Rings "drückt" schließlich - unter gleichzeitiger Verschiebung der Doppelbindungen - die OH-Gruppe der C-4-Position in protonierter Form als H2O aus dem Molekül.


Zwahlen, J.; Kolappan, S.; Zhou, R.; Kisker, C.; Tonge, P. J. (2007): Structure and Mechanism of MbtI, the Salicylate Synthase from Mycobacterium tuberculosis. In: Biochemistry. 46 , 954-964
Titel des Artikels
Structure and Mechanism of MbtI, the Salicylate Synthase from Mycobacterium tuberculosis
MbtI (rV2386c) from Mycobacterium tuberculosis catalyzes the initial transformation in mycobactin biosynthesis by converting chorismate to salicylate. We report here the structure of MbtI at 2.5 Å resolution and demonstrate that isochorismate is a kinetically competent intermediate in the synthesis of salicylate from chorismate. At pH values below 7.5 isochorismate is the dominant product while above this pH value the enzyme converts chorismate to salicylate without the accumulation of isochorismate in solution. The salicylate and isochorismate synthase activities of MbtI are Mg2+-dependent, and in the absence of Mg2+ MbtI has a promiscuous chorismate mutase activity similar to that of the isochorismate pyruvate lyase, PchB, from Pseudomonas aeruginosa. MbtI is part of a larger family of chorismatebinding enzymes descended from a common ancestor (the MST family), that includes the isochorismate synthases and anthranilate synthases. The lack of active site residues unique to pyruvate eliminating members of this family, combined with the observed chorismate mutase activity, suggests that MbtI may exploit a sigmatropic pyruvate elimination mechanism similar to that proposed for PchB. Using a combination of structural, kinetic, and sequence based studies we propose a mechanism for MbtI applicable to all members of the MST enzyme family.