有机膦酸具有稳定的碳磷键，由包括各种细菌、真菌和原生生物在内的大约5%的微生物产生。由于其对常见细胞代谢物的化学模拟，这种分子家族的成员通常表现出强大的生物活性。其中包括临床使用的抗生素膦胺霉素，一种磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的类似物。尽管膦酸盐天然产物的结构多样，但几乎所有这些分子的生物合成都始于PEP在PEP变位酶催化下重排为磷酸丙酮酸。许多膦酸盐天然产物的生物合成途径已被鉴定是通过这种早期中间产物转化产生不同生物活性产物。由于许多膦酸盐生物合成中间产物也类似于常见的代谢产物，因此产生这些中间产物的酶在进化上来自中枢代谢酶就不足为奇了。on>
然而，标准生物化学不足以实现这些途径中涉及的许多转化。事实上，在磷酸盐生物合成和分解代谢的表征过程中，发现了许多不寻常且通常是前所未有的酶转化。其中就包括一种参与膦酸天然产物脱氢膦胺霉素生物合成的一种不寻常的氧化重排，即加氧酶DfmD催化2-（三甲氨基）乙基膦酸盐发生重排、去饱和和去甲基化反应，最终产生脱氢膦胺霉素。DfmD属于2-酮戊二酸依赖性双加氧酶超家族的分支成员，虽然该酶家族的其他成员催化相似的转化，但从没观察到在单个酶中实现所有三个反应的组合。近期，University of Illinois at Urbana-Champaign的William W. Metcalf课题组证实了DfmD这一独特的催化功能。
图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
在该项研究中，研究者通过表征DfmD与标记和未标记底物的体外反应产物，证明了DfmD分两步进行这种转化，第一步是底物去饱和化形成2-（三甲氨基）乙烯基膦酸盐，第二步是通过重排和脱甲基化反应形成甲基脱氢膦胺霉素。
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通过以上研究结果，揭示了DfmD与其他家族成员催化的去饱和和重排反应的具有显著差异。
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参考文献：An Unusual Oxidative Rearrangement Catalyzed by a Divergent Member of the 2-Oxoglutarate-Dependent Dioxygenase Superfamily during Biosynthesis of Dehydrofosmidomycin
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202206173
原文作者：Elizabeth I. Parkinson,* Hani G. Lakkis, Amir A. Alwali, Mary Elizabeth M. Metcalf, Ramya Modi, and William W. Metcalf*
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