蒽环类抗生素是一种具有重要抗增殖生物活性的微生物天然产物，广泛应用于抗癌化疗。几种蒽环类药物如nogalamycin和kosinostatin，含有一个1-羟基结构，由非典型的双组分单加氧酶系统合成。

图片来源：ACS Catal.

最近，Medical University of Vienna的Robert Schnell和University of Turku的Mikko Metsä-Ketelä合作利用结构生物学阐明了1-羟基化的生物合成机制。首先解析了NADPH依赖性还原酶SwaQ2与doxorubicin复合物的晶体结构，结果表明反应是由醌还原引发的。还原的蒽环配体可能与分子氧反应，导致形成类似于黄素化学的过氧化物中间体。

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参与nogalamycin生物合成的类聚酮环化酶SnoaL2的结构与底物和产物复合，其结果揭示了一种新型的催化四联体，用于稳定还原的反应中间体，以引导反应向1-羟基化方向发展。

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此外，该研究还报道了几种未知蒽环类1-羟化酶的特征，它们显示出不同的底物谱。来自kosinostatin合成途径的类聚酮环化酶KstA15的结构使基于结构的蛋白质工程能够扩展酶的底物特异性，以包括糖基化蒽环类。

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这项工作深入了解了还原酶-羟化酶双组分系统如何绕过对有机辅因子或金属离子的需求以催化几种蒽环类生物合成途径中的单氧化反应。

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原文标题：Mechanism of Two-Component Mono-Oxygenases Involved in Anthracycline 1‑Hydroxylation

原文作者：Benjamin Nji Wandi, Pedro Dinis, Vilja Siitonen, Gunter Schneider, Robert Schnell,* and Mikko Metsä-Ketelä*

ACS Catal. 2024, 14, 12359−12371