Structural and mechanistic views of enzymatic, heme-dependent nitrogen-nitrogen bond formation
Notice bibliographique
Résumé
Summary Molecules with nitrogen-nitrogen (N-N) bonds constitute a large group of clinically important drugs, and various synthetic approaches have been developed to construct functional groups like hydrazines, diazos, pyrazoles, and N-nitrosos. While hundreds of N-N-containing specialized natural metabolites have also been discovered, little is known about the underlying enzymatic mechanisms that have evolved for N-N bond formation. In order to directly form a single N(sp 3 )-N(sp 3 ) bond, enzymes must reverse the typical nucleophilicity of one nitrogen. Here, we report structural and mechanistic interrogations of the piperazate synthase PipS, a heme-dependent enzyme that catalyzes an N-N bond forming cyclization of N 5 -OH-L-ornithine to give the non-proteinogenic amino acid L-piperazic acid. We show that PipS can process a variety of N -substituted hydroxylamines, to give either an imine or an N-N bond, in a substrate-specific manner. Using a combination of structural and biochemical experiments, computational studies, and spectroscopic characterization, we propose that heme-dependent dehydration and N-N bond formation in PipS proceed through divergent pathways, which may stem from a shared nitrenoid intermediate that effectively reverses the nucleophilicity of the hydroxylamine nitrogen. Our work expands the current knowledge of enzymatic N-N bond formation, and delineates the catalytic versatility of a heme cofactor, paving the way for future development of genetically encoded biocatalysts for N-N bond formation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».