Group A flavin-dependent monooxygenases catalyze the cleavage of the oxygen-oxygen bond of dioxygen, followed by the incorporation of one oxygen atom into the substrate molecule with the aid of NADPH and FAD. These flavoenzymes play an important role in many biological processes, and their most distinct structural feature is the choreographed motions of flavin, which typically adopts two distinct conformations (OUT and IN) to fulfill its function. Notably, these enzymes seem to have evolved a delicate control system to avoid the futile cycle of NADPH oxidation and FAD reduction in the absence of substrate, but the molecular basis of this system remains elusive. Using protein crystallography, size-exclusion chromatography coupled to multi-angle light scattering (SEC-MALS) and small-angle X-ray scattering (SEC-SAXS) and activity assay, we report here a structural and biochemical characterization of PieE, a member of the Group A flavin-dependent monooxygenases involved in the biosynthesis of the antibiotic piericidin A1. This analysis revealed that PieE forms a unique hexamer. Moreover, we found, to the best of our knowledge for the first time, that in addition to the classical OUT and IN conformations, FAD possesses a "sliding" conformation that exists in between the OUT and IN conformations. This observation sheds light on the underlying mechanism of how the signal of substrate binding is transmitted to the FAD-binding site to efficiently initiate NADPH binding and FAD reduction. Our findings bridge a gap currently missing in the orchestrated order of chemical events catalyzed by this important class of enzymes.

中文翻译：

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A组黄素依赖性单加氧酶PieE的结构分析显示，滑动的FAD辅因子构象桥接OUT和IN构象。

A组黄素依赖性单加氧酶催化双氧的氧-氧键裂解，然后借助NADPH和FAD将一个氧原子掺入底物分子中。这些黄素酶在许多生物学过程中都起着重要的作用，它们最独特的结构特征是黄素的编排动作，黄素通常采用两种不同的构象（OUT和IN）来实现其功能。值得注意的是，这些酶似乎已经进化出一种精细的控制系统，以避免在没有底物的情况下NADPH氧化和FAD还原的无效循环，但是该系统的分子基础仍然难以捉摸。使用蛋白质晶体学，尺寸排阻色谱法结合多角度光散射（SEC-MALS）和小角度X射线散射（SEC-SAXS）以及活性测定，我们在这里报告了PieE的结构和生化特征，PieE是参与抗菌素Piericidin A1的生物合成的A组黄素依赖性单加氧酶的成员。该分析表明PieE形成了独特的六聚体。此外，据我们所知，这是第一次，除了经典的OUT和IN构象之外，FAD还具有OUT和IN构象之间的“滑动”构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传递至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。参与抗生素Piericidin A1生物合成的A组黄素依赖性单加氧酶的成员。该分析表明，PieE形成独特的六聚体。此外，据我们所知，这是第一次，除了经典的OUT和IN构象之外，FAD还具有OUT和IN构象之间的“滑动”构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传输至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。参与抗生素Piericidin A1生物合成的A组黄素依赖性单加氧酶的成员。该分析表明PieE形成了独特的六聚体。此外，据我们所知，这是第一次，除了经典的OUT和IN构象之外，FAD还具有OUT和IN构象之间的“滑动”构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传输至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。该分析表明PieE形成了独特的六聚体。此外，据我们所知，这是第一次，除了经典的OUT和IN构象之外，FAD还具有OUT和IN构象之间的“滑动”构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传输至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。该分析表明PieE形成了独特的六聚体。此外，据我们所知，这是第一次，除了经典的OUT和IN构象之外，FAD还具有OUT和IN构象之间的“滑动”构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传输至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。存在于OUT和IN构象之间的构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传输至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。存在于OUT和IN构象之间的构象。该观察结果揭示了底物结合信号如何传输至FAD结合位点以有效启动NADPH结合和FAD还原的潜在机制。我们的发现弥合了目前由这种重要的酶类别催化的化学事件的编排顺序缺失的缺口。