Reaktion von UDP-Apiose/UDP-Xylose-Synthase mit isotopenmarkierten Substraten: Hinweise auf einen Mechanismus mit gekoppelter Oxidation und Aldolspaltung

Thomas Eixelsberger, Doroteja Horvat, Alexander Gutmann, Hansjörg Weber, Bernd Nidetzky

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

Abstract

Der C-verzweigte Zucker d-Apiose (Api) ist essenziell für die Entwicklung der pflanzlichen Zellwand. Eine enzymkatalysierte Decarboxylierungs-Pyranosidringkontraktions-Reaktion führt von UDP-α-d-Glucuronsäure (UDP-GlcA) zur Api-Vorstufe UDP-α-d-Apiose (UDP-Api). Der Mechanismus von UDP-Api/UDP-α-d-Xylose-Synthase (UAXS) wurde mittels ortsspezifisch 2H-markierter sowie desoxygenierter Substrate untersucht. Aus dem Analogon UDP-2-Desoxy-GlcA, das die C-2/C-3-Aldolspaltung als den wahrscheinlichen Schritt zur Einleitung der Pyranosid-zu-Furanosid-Umwandlung verhindert, bildete sich kein entsprechendes Api-Produkt. Die kinetischen Isotopeneffekte stützen einen UAXS-Mechanismus, in dem die Substratoxidation durch Enzym-NAD+ und die Retroaldol-Zuckerringöffnung gekoppelt in einem einzelnen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt auftreten, der zur Decarboxylierung führt. Eine Neuanordnung und ringkontrahierende Aldoladdition in einem offenkettigen Zwischenprodukt ergeben dann UDP-Api-Aldehyd, der durch Enzym-NADH reduziert wird.
LanguageGerman
Pages2544 –2548
JournalAngewandte Chemie
Volume129
StatusPublished - 2017

Fields of Expertise

  • Human- & Biotechnology

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Reaktion von UDP-Apiose/UDP-Xylose-Synthase mit isotopenmarkierten Substraten: Hinweise auf einen Mechanismus mit gekoppelter Oxidation und Aldolspaltung. / Eixelsberger, Thomas; Horvat, Doroteja; Gutmann, Alexander; Weber, Hansjörg; Nidetzky, Bernd.

In: Angewandte Chemie, Vol. 129, 2017, p. 2544 –2548.

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

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TY - JOUR

T1 - Reaktion von UDP-Apiose/UDP-Xylose-Synthase mit isotopenmarkierten Substraten: Hinweise auf einen Mechanismus mit gekoppelter Oxidation und Aldolspaltung

AU - Eixelsberger,Thomas

AU - Horvat,Doroteja

AU - Gutmann,Alexander

AU - Weber,Hansjörg

AU - Nidetzky,Bernd

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Der C-verzweigte Zucker d-Apiose (Api) ist essenziell für die Entwicklung der pflanzlichen Zellwand. Eine enzymkatalysierte Decarboxylierungs-Pyranosidringkontraktions-Reaktion führt von UDP-α-d-Glucuronsäure (UDP-GlcA) zur Api-Vorstufe UDP-α-d-Apiose (UDP-Api). Der Mechanismus von UDP-Api/UDP-α-d-Xylose-Synthase (UAXS) wurde mittels ortsspezifisch 2H-markierter sowie desoxygenierter Substrate untersucht. Aus dem Analogon UDP-2-Desoxy-GlcA, das die C-2/C-3-Aldolspaltung als den wahrscheinlichen Schritt zur Einleitung der Pyranosid-zu-Furanosid-Umwandlung verhindert, bildete sich kein entsprechendes Api-Produkt. Die kinetischen Isotopeneffekte stützen einen UAXS-Mechanismus, in dem die Substratoxidation durch Enzym-NAD+ und die Retroaldol-Zuckerringöffnung gekoppelt in einem einzelnen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt auftreten, der zur Decarboxylierung führt. Eine Neuanordnung und ringkontrahierende Aldoladdition in einem offenkettigen Zwischenprodukt ergeben dann UDP-Api-Aldehyd, der durch Enzym-NADH reduziert wird.

AB - Der C-verzweigte Zucker d-Apiose (Api) ist essenziell für die Entwicklung der pflanzlichen Zellwand. Eine enzymkatalysierte Decarboxylierungs-Pyranosidringkontraktions-Reaktion führt von UDP-α-d-Glucuronsäure (UDP-GlcA) zur Api-Vorstufe UDP-α-d-Apiose (UDP-Api). Der Mechanismus von UDP-Api/UDP-α-d-Xylose-Synthase (UAXS) wurde mittels ortsspezifisch 2H-markierter sowie desoxygenierter Substrate untersucht. Aus dem Analogon UDP-2-Desoxy-GlcA, das die C-2/C-3-Aldolspaltung als den wahrscheinlichen Schritt zur Einleitung der Pyranosid-zu-Furanosid-Umwandlung verhindert, bildete sich kein entsprechendes Api-Produkt. Die kinetischen Isotopeneffekte stützen einen UAXS-Mechanismus, in dem die Substratoxidation durch Enzym-NAD+ und die Retroaldol-Zuckerringöffnung gekoppelt in einem einzelnen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt auftreten, der zur Decarboxylierung führt. Eine Neuanordnung und ringkontrahierende Aldoladdition in einem offenkettigen Zwischenprodukt ergeben dann UDP-Api-Aldehyd, der durch Enzym-NADH reduziert wird.

M3 - Artikel

VL - 129

SP - 2544

EP - 2548

JO - Angewandte Chemie

T2 - Angewandte Chemie

JF - Angewandte Chemie

SN - 1521-3757

ER -