Publicacions
>
Article

Simplified in Vitro and in Vivo Bioaccess to Prenylated Compounds

Publicat a:Acs Omega. 4 (4): 7838-7849 - 2019-04-30 4(4), DOI: 10.1021/acsomega.9b00561

Autors: Couillaud, Julie; Rico, Juan; Rubini, Alyssa; Hamrouni, Tarek; Courvoisier-Dezord, Elise; Petit, Jean-Louis; Mariage, Aline; Darii, Ekaterina; Duquesne, Katia; de Berardinis, Veronique; Iacazio, Giles

Afiliacions

Resum

All naturally produced terpenes are derived from two universal C5 diphosphate precursors, dimethylallyl diphosphate (DMAPP) and isopentenyl diphosphate (IPP). Various prenyl transferases use DMAPP to prenylate aromatic compounds, while others, in combination with IPP, lead to the enzymatic formation of geranyl diphosphate (GPP), farnesyl diphosphate (FPP), geranylgeranyl diphosphate (GGPP), and geranylfarnesyl diphosphate, the direct precursors of monoterpenes (C10), sesquiterpenes (C15), diterpenes (C20), and sesterterpenes (C25), respectively. FPP and GGPP are also the basis for the biosynthesis of triterpenes (steroids) and tetraterpenes (carotenoids), respectively. Nature has developed two biosynthetic pathways to produce DMAPP and IPP, the mevalonate (MEV) pathway and the methylerythritol phosphate (MEP) pathway. Both use compounds derived from glucose through glycolysis, and 18 enzymes are involved to generate both DMAPP and IPP. Here, we sought to simplify biochemical access to these two universal diphosphates using the two commercially and industrially available C5-OHs, dimethylallyl alcohol and isopentenol (IOH), as starting substrates, as well as two enzymes, selected from a diverse choice, able to carry out the double phosphorylation of these two C5-OHs at room temperature using ATP as a phosphate donor. The first phosphorylation is performed by a promiscuous acid phosphatase (AP), used in the reverse reaction mode, whereas the second is performed by the recently described isopentenyl phosphate kinase (IPK). We show the interest of this artificial biosynthetic terpene mini-path (TMP) by testing it in a three-enzyme cascade, leading to the formation of the cytotoxic prenylated diketopiperazine tryprostatin B (TB) from chemically synthesized brevianamide F (BF), using FtmPT1 prenyltransferase as a biocatalyst, in addition to the two previously mentioned kinases. We first performed the proof of concept of this simplified pathway in vivo (Escherichia coli), using already described enzymes, that is, an AP from Salmonella enterica and an IPK from Thermoplasma acidophilum. The complete conversion of BF (3.3 mM, 1 g/L) to TB was obtained after optimization of culture conditions and process parameters. Following this first success, we performed a screen in search of highly active phosphatases and IPKs to develop the TMP in vitro. A highly active AP from Xanthomonas translucens and an IPK from Methanococcus vannielii were selected from these screens, allowing the in vitro development of the TMP. Under optimized conditions, the three-enzyme cascade led to the total transformation of BF (10 mM, 3.3 g/L) to TB in less than 24 h, establishing the in vitro utility as well as the in vivo utility of the TMP. The implementation of this biosynthetic TMP offers thus the possibility to access virtually any terpene structure using two easily commercially and industrially available compounds in bulk, either in vivo or in vitro, and is thus a viable alternative to the natural MEV and MEP pathways for bioaccess to terpenes.

Paraules clau

enzymeflavonoidsmevalonate pathwayphosphorylationpurificationBiological-activity

Indicis de qualitat

Impacte bibliomètric. Anàlisi de la contribució i canal de difusió

El treball ha estat publicat a la revista Acs Omega a causa de la seva progressió i el bon impacte que ha aconseguit en els últims anys, segons l'agència Scopus (SJR), s'ha convertit en una referència en el seu camp. A l'any de publicació del treball, 2019, es trobava a la posició , aconseguint així situar-se com a revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoria Chemical Engineering (Miscellaneous).

Des d'una perspectiva relativa, i atenent a l'indicador de impacte normalitzat calculat a partir del Field Citation Ratio (FCR) de la font Dimensions, proporciona un valor de: 1.97, el que indica que, comparat amb treballs en la mateixa disciplina i en el mateix any de publicació, el situa com un treball citat per sobre de la mitjana. (font consultada: Dimensions Jun 2025)

Concretament, i atenent a les diferents agències d'indexació, aquest treball ha acumulat, fins a la data 2025-06-04, el següent nombre de cites:

  • WoS: 16
  • Scopus: 20
  • OpenCitations: 17

Impacte i visibilitat social

Des de la dimensió d'influència o adopció social, i prenent com a base les mètriques associades a les mencions i interaccions proporcionades per agències especialitzades en el càlcul de les denominades "Mètriques Alternatives o Socials", podem destacar a data 2025-06-04:

  • L'ús, des de l'àmbit acadèmic evidenciat per l'indicador de l'agència Altmetric referit com a agregacions realitzades pel gestor bibliogràfic personal Mendeley, ens dona un total de: 40.
  • L'ús d'aquesta aportació en marcadors, bifurcacions de codi, afegits a llistes de favorits per a una lectura recurrent, així com visualitzacions generals, indica que algú està fent servir la publicació com a base del seu treball actual. Això pot ser un indicador destacat de futures cites més formals i acadèmiques. Aquesta afirmació està avalada pel resultat de l'indicador "Capture", que aporta un total de: 40 (PlumX).

Amb una intenció més de divulgació i orientada a audiències més generals, podem observar altres puntuacions més globals com:

  • El Puntuació total de Altmetric: 3.

És fonamental presentar evidències que recolzin l'alineació plena amb els principis i directrius institucionals sobre Ciència Oberta i la Conservació i Difusió del Patrimoni Intel·lectual. Un clar exemple d'això és:

  • El treball s'ha enviat a una revista la política editorial de la qual permet la publicació en obert Open Access.

Anàlisi del lideratge dels autors institucionals

Aquest treball s'ha realitzat amb col·laboració internacional, concretament amb investigadors de: France.