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Lauterbach L, Goldfuss B, Dickschat JS. Two Diterpene Synthases from Chryseobacterium: Chryseodiene Synthase and Wanjudiene Synthase. Angew Chem Int Ed Engl 2020; 59:11943-11947. [PMID: 32342621 PMCID: PMC7383580 DOI: 10.1002/anie.202004691] [Citation(s) in RCA: 24] [Impact Index Per Article: 6.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/31/2020] [Indexed: 01/11/2023]
Abstract
Two bacterial diterpene synthases (DTSs) from Chryseobacterium were characterised. The first enzyme yielded the new compound chryseodiene that closely resembles the known fusicoccane diterpenes from fungi, but its experimentally and computationally studied cyclisation mechanism is fundamentally different to the mechanism of fusicoccadiene synthase. The second enzyme produced wanjudiene, a diterpene hydrocarbon with a new skeleton, besides traces of the enantiomer of bonnadiene that was recently discovered from Allokutzneria albata.
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Affiliation(s)
- Lukas Lauterbach
- Kekulé-Institute for Organic Chemistry and BiochemistryUniversity of BonnGerhard-Domagk-Straße 153121BonnGermany
| | - Bernd Goldfuss
- Institute for Organic ChemistryUniversity of CologneGreinstraße 450939CologneGermany
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institute for Organic Chemistry and BiochemistryUniversity of BonnGerhard-Domagk-Straße 153121BonnGermany
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Lauterbach L, Goldfuss B, Dickschat JS. Zwei Diterpensynthasen aus
Chryseobacterium
: Chryseodien‐Synthase und Wanjudien‐Synthase. Angew Chem Int Ed Engl 2020. [DOI: 10.1002/ange.202004691] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/17/2022]
Affiliation(s)
- Lukas Lauterbach
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie Universität Bonn Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Bernd Goldfuss
- Institut für Organische Chemie, Universität zu Köln Greinstraße 4 50939 Köln Deutschland
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie Universität Bonn Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
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Rinkel J, Dickschat JS. Mechanistic Studies on Trichoacorenol Synthase from Amycolatopsis benzoatilytica. Chembiochem 2020; 21:807-810. [PMID: 31553510 PMCID: PMC7155024 DOI: 10.1002/cbic.201900584] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/18/2019] [Indexed: 01/17/2023]
Abstract
Isotopic labeling experiments performed with a newly identified bacterial trichoacorenol synthase established a 1,5-hydride shift occurring in the cyclization mechanism. During EI-MS analysis, major fragments of the sesquiterpenoid were shown to arise via cryptic hydrogen movements. Therefore, the interpretation of earlier results regarding the cyclization mechanism obtained by feeding experiments in Trichoderma is revised.
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Affiliation(s)
- Jan Rinkel
- Kekulé Institute of Organic Chemistry and BiochemistryUniversity of BonnGerhard-Domagk-Strasse 153121BonnGermany
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé Institute of Organic Chemistry and BiochemistryUniversity of BonnGerhard-Domagk-Strasse 153121BonnGermany
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Tantillo DJ. Bedeutung der inhärenten Substratreaktivität bei enzymvermittelten Cyclisierungen/Umlagerungen von Carbokationen. Angew Chem Int Ed Engl 2017. [DOI: 10.1002/ange.201702363] [Citation(s) in RCA: 30] [Impact Index Per Article: 4.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/16/2022]
Affiliation(s)
- Dean J. Tantillo
- Department of Chemistry University of California—Davis 1 Shields Avenue Davis CA 95616 USA
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Tantillo DJ. Importance of Inherent Substrate Reactivity in Enzyme-Promoted Carbocation Cyclization/Rearrangements. Angew Chem Int Ed Engl 2017; 56:10040-10045. [PMID: 28349600 DOI: 10.1002/anie.201702363] [Citation(s) in RCA: 115] [Impact Index Per Article: 16.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/05/2017] [Indexed: 11/08/2022]
Abstract
The importance of inherent substrate reactivity for terpene synthase enzymes is discussed, with a focus on recent experimental tests of predictions derived from computations on gas-phase reactivity of carbocations.
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Affiliation(s)
- Dean J Tantillo
- Department of Chemistry, University of California-Davis, 1 Shields Avenue, Davis, CA, 95616, USA
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6
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Affiliation(s)
- Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institute of Organic Chemistry and Biochemistry; Rheinische Friedrich Wilhelms University of Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Germany
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Rabe P, Rinkel J, Dolja E, Schmitz T, Nubbemeyer B, Luu TH, Dickschat JS. Mechanistische Studien an zwei bakteriellen Diterpencyclasen: Spiroviolen-Synthase und Tsukubadien-Synthase. Angew Chem Int Ed Engl 2017. [DOI: 10.1002/ange.201612439] [Citation(s) in RCA: 44] [Impact Index Per Article: 6.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/13/2022]
Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Etilia Dolja
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Thomas Schmitz
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Britta Nubbemeyer
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - T. Hoang Luu
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
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Rabe P, Rinkel J, Dolja E, Schmitz T, Nubbemeyer B, Luu TH, Dickschat JS. Mechanistic Investigations of Two Bacterial Diterpene Cyclases: Spiroviolene Synthase and Tsukubadiene Synthase. Angew Chem Int Ed Engl 2017; 56:2776-2779. [PMID: 28146322 DOI: 10.1002/anie.201612439] [Citation(s) in RCA: 102] [Impact Index Per Article: 14.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/22/2016] [Indexed: 01/14/2023]
Abstract
The mechanisms of two diterpene cyclases from streptomycetes-one with an unknown product that was identified as the spirocyclic hydrocarbon spiroviolene and one with the known product tsukubadiene-were investigated in detail by isotope labeling experiments. Although the structures of the products were very different, the cyclization mechanisms of both enzymes proceed through the same initial cyclization reactions, before they diverge towards the individual products, which is reflected in the close phylogenetic relationship of the enzymes.
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Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Etilia Dolja
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Thomas Schmitz
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Britta Nubbemeyer
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - T Hoang Luu
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Jeroen S Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
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Rabe P, Rinkel J, Nubbemeyer B, Köllner TG, Chen F, Dickschat JS. Terpencyclasen aus sozialen Amöben. Angew Chem Int Ed Engl 2016. [DOI: 10.1002/ange.201608971] [Citation(s) in RCA: 30] [Impact Index Per Article: 3.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/06/2022]
Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Britta Nubbemeyer
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Tobias G. Köllner
- Max-Planck-Institut für chemische Ökologie; Hans-Knöll-Straße 8 07745 Jena Deutschland
| | - Feng Chen
- Department of Plant Sciences; University of Tennessee; 2431 Joe Johnson Drive Knoxville TN 37996-4561 USA
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
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Rabe P, Rinkel J, Nubbemeyer B, Köllner TG, Chen F, Dickschat JS. Terpene Cyclases from Social Amoebae. Angew Chem Int Ed Engl 2016; 55:15420-15423. [PMID: 27862766 DOI: 10.1002/anie.201608971] [Citation(s) in RCA: 67] [Impact Index Per Article: 8.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/13/2016] [Revised: 10/26/2016] [Indexed: 11/08/2022]
Abstract
Genome sequences of social amoebae reveal the presence of terpene cyclases (TCs) in these organisms. Two TCs from Dictyostelium discoideum converted farnesyl diphosphate into (2S,3R,6S,9S)-(-)-protoillud-7-ene and (3S)-(+)-asterisca-2(9),6-diene. The enzyme mechanisms and EI-MS fragmentations of the products were studied by labeling experiments.
Collapse
Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Britta Nubbemeyer
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Tobias G Köllner
- Max Planck Institute for Chemical Ecology, Hans-Knöll-Strasse 8, 07745, Jena, Germany
| | - Feng Chen
- Department of Plant Sciences, University of Tennessee, 2431 Joe Johnson Drive, Knoxville, TN, 37996-4561, USA
| | - Jeroen S Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
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Rinkel J, Rabe P, Garbeva P, Dickschat JS. Über 1,3-Hydridverschiebungen in Sesquiterpen-Cyclisierungen. Angew Chem Int Ed Engl 2016. [DOI: 10.1002/ange.201608042] [Citation(s) in RCA: 31] [Impact Index Per Article: 3.9] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/06/2022]
Affiliation(s)
- Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Paolina Garbeva
- Nederlands Instituut voor Ecologie; Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen; Droevendaalsesteeg 10 6708 PB Wageningen Niederlande
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
- Nederlands Instituut voor Ecologie; Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen; Droevendaalsesteeg 10 6708 PB Wageningen Niederlande
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Rinkel J, Rabe P, Garbeva P, Dickschat JS. Lessons from 1,3-Hydride Shifts in Sesquiterpene Cyclizations. Angew Chem Int Ed Engl 2016; 55:13593-13596. [PMID: 27666571 DOI: 10.1002/anie.201608042] [Citation(s) in RCA: 50] [Impact Index Per Article: 6.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/17/2016] [Indexed: 11/09/2022]
Abstract
Stereospecifically labelled precursors were subjected to conversion by seven bacterial sesquiterpene cyclases to investigate the stereochemistry of their initial 1,10-cyclisation-1,3-hydride shift cascades. Enzymes with products of known absolute configuration showed a coherent stereochemical course, except for (-)-α-amorphene synthase, for which the obtained results are better explained by an initial 1,6-cyclisation. The link between the absolute configuration of the product and the stereochemical course of the 1,3-hydride shifts enabled assignment of the absolute configurations of three enzyme products, which were confirmed independently through the absolute configuration of the common byproduct germacrene D-4-ol.
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Affiliation(s)
- Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Paolina Garbeva
- Nederlands Instituut voor Ecologie, Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Droevendaalsesteeg 10, 6708 PB, Wageningen, The Netherlands
| | - Jeroen S Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121, Bonn, Germany. .,Nederlands Instituut voor Ecologie, Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Droevendaalsesteeg 10, 6708 PB, Wageningen, The Netherlands.
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Klapschinski TA, Rabe P, Dickschat JS. Pristinol, a Sesquiterpene Alcohol with an Unusual Skeleton from Streptomyces pristinaespiralis. Angew Chem Int Ed Engl 2016; 55:10141-4. [PMID: 27403888 DOI: 10.1002/anie.201605425] [Citation(s) in RCA: 47] [Impact Index Per Article: 5.9] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/03/2016] [Indexed: 11/11/2022]
Abstract
A terpene cyclase from Streptomyces pristinaespiralis was characterized as the synthase for (+)-(2S,3S,9R)-pristinol. The structure of this sesquiterpene alcohol, which has a new carbon skeleton, was established by NMR spectroscopy and single-wavelength anomalous-dispersion X-ray crystallography. Extensive isotopic labelling experiments were performed to distinguish between various possible cyclization mechanisms of the terpene cyclase and to decipher the EI-MS fragmentation mechanism for pristinol.
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Affiliation(s)
- Tim A Klapschinski
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Jeroen S Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121, Bonn, Germany.
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Collapse
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Klapschinski TA, Rabe P, Dickschat JS. Pristinol, ein Sesquiterpen-Alkohol mit ungewöhnlichem Gerüst ausStreptomyces pristinaespiralis. Angew Chem Int Ed Engl 2016. [DOI: 10.1002/ange.201605425] [Citation(s) in RCA: 18] [Impact Index Per Article: 2.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/20/2022]
Affiliation(s)
- Tim A. Klapschinski
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
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Burkhardt I, Siemon T, Henrot M, Studt L, Rösler S, Tudzynski B, Christmann M, Dickschat JS. Mechanistic Characterisation of Two Sesquiterpene Cyclases from the Plant Pathogenic FungusFusarium fujikuroi. Angew Chem Int Ed Engl 2016; 55:8748-51. [DOI: 10.1002/anie.201603782] [Citation(s) in RCA: 53] [Impact Index Per Article: 6.6] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/19/2016] [Indexed: 11/05/2022]
Affiliation(s)
- Immo Burkhardt
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Germany
| | - Thomas Siemon
- Institut für Chemie und Biochemie - Organische Chemie; Freie Universität Berlin; Takustraße 3 14195 Berlin Germany
| | - Matthias Henrot
- Institut für Chemie und Biochemie - Organische Chemie; Freie Universität Berlin; Takustraße 3 14195 Berlin Germany
| | - Lena Studt
- Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen; Westfälische Wilhelms-Universität Münster; Schlossplatz 8 48143 Münster Germany
- Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie; Universität für Bodenkultur Wien; Konrad-Lorenz-Straße 24/I 3430 Tulln an der Donau Austria
| | - Sarah Rösler
- Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen; Westfälische Wilhelms-Universität Münster; Schlossplatz 8 48143 Münster Germany
| | - Bettina Tudzynski
- Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen; Westfälische Wilhelms-Universität Münster; Schlossplatz 8 48143 Münster Germany
| | - Mathias Christmann
- Institut für Chemie und Biochemie - Organische Chemie; Freie Universität Berlin; Takustraße 3 14195 Berlin Germany
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Germany
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Collapse
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Burkhardt I, Siemon T, Henrot M, Studt L, Rösler S, Tudzynski B, Christmann M, Dickschat JS. Mechanistische Charakterisierung von zwei Sesquiterpen-Cyclasen aus dem phytopathogenen PilzFusarium fujikuroi. Angew Chem Int Ed Engl 2016. [DOI: 10.1002/ange.201603782] [Citation(s) in RCA: 19] [Impact Index Per Article: 2.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/10/2023]
Affiliation(s)
- Immo Burkhardt
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
| | - Thomas Siemon
- Institut für Chemie und Biochemie - Organische Chemie; Freie Universität Berlin; Takustraße 3 14195 Berlin Deutschland
| | - Matthias Henrot
- Institut für Chemie und Biochemie - Organische Chemie; Freie Universität Berlin; Takustraße 3 14195 Berlin Deutschland
| | - Lena Studt
- Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen; Westfälische Wilhelms-Universität Münster; Schlossplatz 8 48143 Münster Deutschland
- Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie; Universität für Bodenkultur Wien; Konrad-Lorenz-Straße 24/I 3430 Tulln an der Donau Österreich
| | - Sarah Rösler
- Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen; Westfälische Wilhelms-Universität Münster; Schlossplatz 8 48143 Münster Deutschland
| | - Bettina Tudzynski
- Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen; Westfälische Wilhelms-Universität Münster; Schlossplatz 8 48143 Münster Deutschland
| | - Mathias Christmann
- Institut für Chemie und Biochemie - Organische Chemie; Freie Universität Berlin; Takustraße 3 14195 Berlin Deutschland
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Straße 1 53121 Bonn Deutschland
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Collapse
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Jeroen S. Dickschat. Angew Chem Int Ed Engl 2016. [DOI: 10.1002/anie.201511670] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/12/2022]
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Rabe P, Klapschinski TA, Dickschat JS. Position-Specific Mass Shift Analysis: A Systematic Method for Investigating the EI-MS Fragmentation Mechanism of epi-Isozizaene. Chembiochem 2016; 17:1333-7. [PMID: 27123899 DOI: 10.1002/cbic.201600237] [Citation(s) in RCA: 20] [Impact Index Per Article: 2.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/20/2016] [Indexed: 11/10/2022]
Abstract
The EI-MS fragmentation mechanism of the bacterial sesquiterpene epi-isozizaene was investigated through enzymatic conversion of all 15 synthetic ((13) C1 )FPP isotopomers with the epi-isozizaene synthase from Streptomyces albus and GC-MS and GC-QTOF analysis including MS-MS. A systematic method, which we wish to call position-specific mass shift analysis, for the identification of the full set of fragmentation reactions was developed.
Collapse
Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Tim A Klapschinski
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany
| | - Jeroen S Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121, Bonn, Germany.
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Collapse
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19
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Jeroen S. Dickschat. Angew Chem Int Ed Engl 2016. [DOI: 10.1002/ange.201511670] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/11/2022]
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Rabe P, Janusko A, Goldfuss B, Dickschat JS. Experimental and Theoretical Studies on Corvol Ether Biosynthesis. Chembiochem 2015; 17:146-9. [DOI: 10.1002/cbic.201500543] [Citation(s) in RCA: 19] [Impact Index Per Article: 2.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/15/2015] [Indexed: 11/10/2022]
Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Strasse 1 53121 Bonn Germany
| | - Aron Janusko
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Strasse 1 53121 Bonn Germany
| | - Bernd Goldfuss
- Department für Chemie; Universität zu Köln; Greinstrasse 4 50939 Köln Germany
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Gerhard-Domagk-Strasse 1 53121 Bonn Germany
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Collapse
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Rabe P, Barra L, Rinkel J, Riclea R, Citron CA, Klapschinski TA, Janusko A, Dickschat JS. Konformationsanalyse, thermische Umlagerung und EI‐MS‐Fragmentierungsmechanismus von (1(10)
E
,4
E
,6
S
,7
R
)‐Germacradien‐6‐ol durch
13
C‐Markierungsexperimente. Angew Chem Int Ed Engl 2015. [DOI: 10.1002/ange.201507615] [Citation(s) in RCA: 44] [Impact Index Per Article: 4.9] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/10/2022]
Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Lena Barra
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Jan Rinkel
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Ramona Riclea
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Christian A. Citron
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Tim A. Klapschinski
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Aron Janusko
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
| | - Jeroen S. Dickschat
- Kekulé‐Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn, Gerhard‐Domagk‐Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
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Rabe P, Barra L, Rinkel J, Riclea R, Citron CA, Klapschinski TA, Janusko A, Dickschat JS. Conformational Analysis, Thermal Rearrangement, and EI-MS Fragmentation Mechanism of (1(10)E,4E,6S,7R)-Germacradien-6-ol by (13)C-Labeling Experiments. Angew Chem Int Ed Engl 2015; 54:13448-51. [PMID: 26361082 DOI: 10.1002/anie.201507615] [Citation(s) in RCA: 89] [Impact Index Per Article: 9.9] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/14/2015] [Indexed: 11/07/2022]
Abstract
An uncharacterized terpene cyclase from Streptomyces pratensis was identified as (+)-(1(10)E,4E,6S,7R)-germacradien-6-ol synthase. The enzyme product exists as two interconvertible conformers, resulting in complex NMR spectra. For the complete assignment of NMR data, all fifteen ((13)C1)FPP isotopomers (FPP=farnesyl diphosphate) and ((13)C15)FPP were synthesized and enzymatically converted. The products were analyzed using various NMR techniques, including (13)C, (13)C COSY experiments. The ((13)C)FPP isotopomers were also used to investigate the thermal rearrangement and EI fragmentation of the enzyme product.
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Affiliation(s)
- Patrick Rabe
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Lena Barra
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Jan Rinkel
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Ramona Riclea
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Christian A Citron
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Tim A Klapschinski
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Aron Janusko
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany)
| | - Jeroen S Dickschat
- Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn (Germany).
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