Biosynthesis of the peptidyl nucleoside antifungal agent blasticidin S in Streptomyces griseochromogenes requires the hydrolytic function of a nucleotide hydrolase, BlsM, to excise the free cytosine from the 5′‐monophosphate cytosine nucleotide. In addition to its hydrolytic activity, interestingly, BlsM has also been shown to possess a novel cytidine deaminase activity, converting cytidine, and deoxycytidine to uridine and deoxyuridine. To gain insight into the substrate specificity of BlsM and the mechanism by which it performs these dual function, the solution structure of BlsM was determined by multi‐dimensional nuclear magnetic resonance approaches. BlsM displays a nucleoside deoxyribosyltransferase‐like dimeric topology, with each monomer consisting of a five‐stranded β‐sheet that is sandwiched by five α‐helixes. Compared with the purine nucleotide hydrolase RCL, each monomer of BlsM has a smaller active site pocket, enclosed by a group of conserved hydrophobic residues from both monomers. The smaller size of active site is consistent with its substrate specificity for a pyrimidine, whereas a much more open active site, as in RCL might be required to accommodate a larger purine ring. In addition, BlsM confers its substrate specificity for a ribosyl‐nucleotide through a key residue, Phe19. When mutated to a tyrosine, F19Y reverses its substrate preference. While significantly impaired in its hydrolytic capability, F19Y exhibited a pronounced deaminase activity on CMP, presumably due to an altered substrate orientation as a result of a steric clash between the 2′‐hydroxyl of CMP and the ζ‐OH group of F19Y. Finally, Glu105 appears to be critical for the dual function of BlsM.

中文翻译：

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核苷酸水解酶 BlsM 的溶液结构：其底物特异性的含义。

灰色链霉菌中肽基核苷抗真菌剂杀稻瘟素 S 的生物合成需要核苷酸水解酶 BlsM 的水解功能，从 5'-单磷酸胞嘧啶核苷酸中切除游离胞嘧啶。有趣的是，除了其水解活性外，BlsM 还具有新的胞苷脱氨酶活性，可将胞苷和脱氧胞苷转化为尿苷和脱氧尿苷。为了深入了解 BlsM 的底物特异性及其执行这些双重功能的机制，通过多维核磁共振方法确定了 BlsM 的溶液结构。BlsM 显示出核苷脱氧核糖基转移酶样二聚体拓扑结构，每个单体由一个五链 β 折叠组成，夹在五个 α 螺旋之间。与嘌呤核苷酸水解酶 RCL 相比，BlsM 的每个单体都有一个更小的活性位点口袋，由一组来自两个单体的保守疏水残基包围。活性位点的较小尺寸与其对嘧啶的底物特异性一致，而更开放的活性位点，如在 RCL 中可能需要容纳更大的嘌呤环。此外，BlsM 通过关键残基 Phe19 赋予核糖核苷酸的底物特异性。当突变为酪氨酸时，F19Y 会逆转其底物偏好。虽然其水解能力显着受损，但 F19Y 在 CMP 上表现出明显的脱氨酶活性，这可能是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。活性位点的较小尺寸与其对嘧啶的底物特异性一致，而更开放的活性位点，如在 RCL 中可能需要容纳更大的嘌呤环。此外，BlsM 通过关键残基 Phe19 赋予核糖核苷酸的底物特异性。当突变为酪氨酸时，F19Y 会逆转其底物偏好。虽然其水解能力显着受损，但 F19Y 在 CMP 上表现出明显的脱氨酶活性，这可能是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。活性位点的较小尺寸与其对嘧啶的底物特异性一致，而更开放的活性位点，如在 RCL 中可能需要容纳更大的嘌呤环。此外，BlsM 通过关键残基 Phe19 赋予核糖核苷酸的底物特异性。当突变为酪氨酸时，F19Y 会逆转其底物偏好。虽然其水解能力显着受损，但 F19Y 在 CMP 上表现出明显的脱氨酶活性，这可能是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。此外，BlsM 通过关键残基 Phe19 赋予核糖核苷酸的底物特异性。当突变为酪氨酸时，F19Y 会逆转其底物偏好。虽然其水解能力显着受损，但 F19Y 在 CMP 上表现出明显的脱氨酶活性，这可能是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。此外，BlsM 通过关键残基 Phe19 赋予核糖核苷酸的底物特异性。当突变为酪氨酸时，F19Y 会逆转其底物偏好。虽然其水解能力显着受损，但 F19Y 在 CMP 上表现出明显的脱氨酶活性，这可能是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。推测是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。推测是由于 CMP 的 2'-羟基与 F19Y 的 ζ-OH 基团之间的空间冲突导致底物取向发生改变。最后，Glu105 似乎对 BlsM 的双重功能至关重要。