Q55012 (PENA_STREX) Reviewed, UniProtKB/Swiss-Prot
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April 3, 2013.
Version 78.
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Names·Attributes·General annotation·Ontologies·Sequence annotation·Sequences·References·Cross-refs·Entry info·DocumentsCustomize orderNames and origin
| Protein names | Recommended name: Pentalenene synthase Short name=PS EC=4.2.3.7 Alternative name(s): Pentalenolactone biosynthesis protein A Sesquiterpene cyclase Sesquiterpene synthase | ||
| Gene names |
| ||
| Organism | Streptomyces exfoliatus (Streptomyces hydrogenans) | ||
| Taxonomic identifier | 1905 [NCBI] | ||
| Taxonomic lineage | Bacteria › Actinobacteria › Actinobacteridae › Actinomycetales › Streptomycineae › Streptomycetaceae › Streptomyces![]() |
Protein attributes
| Sequence length | 337 AA. |
| Sequence status | Complete. |
| Sequence processing | The displayed sequence is further processed into a mature form. |
| Protein existence | Evidence at protein level |
General annotation (Comments)
| Function | Catalyzes the cyclization of farnesyl diphosphate (FPP) to the tricyclic sesquiterpene pentalenene, which is the hydrocarbon precursor of the pentalenolactone family of antibiotics produced by a variety of Streptomyces species. Ref.1 |
| Catalytic activity | (2E,6E)-farnesyl diphosphate = pentalenene + diphosphate. Ref.5 |
| Cofactor | Binds 3 magnesium ions per subunit By similarity. Ref.1 |
| Pathway | |
| Subunit structure | Monomer. Ref.1 |
| Domain | The Asp-Asp-Xaa-Xaa-Asp/Glu (DDXXD/E) motif is important for the catalytic activity, presumably through binding to Mg2+. |
| Miscellaneous | All the mutants (Ref.3 and Ref.5) retained substantial pentalenene synthase activity accompanied by production of varying proportions of abortive cyclization products such as germacrene A, protoilludene and beta-caryophyllene. This is a true derailment or diversion of the normal cyclization reaction, and not simply the consequence of trapping of a normally cryptic, cationic intermediate. |
| Sequence similarities | Belongs to the terpene synthase family. |
| Biophysicochemical properties | Kinetic parameters: KM=310 nM for FPP Ref.1 pH dependence: Optimum pH is 8.2-8.4. |
Ontologies
| Keywords | |
|---|---|
| Biological process | Antibiotic biosynthesis |
| Ligand | Magnesium Metal-binding |
| Molecular function | Lyase |
| PTM | Disulfide bond |
| Technical term | 3D-structure Direct protein sequencing |
| Gene Ontology (GO) | |
| Biological_process | antibiotic biosynthetic process Inferred from electronic annotation. Source: UniProtKB-KW |
| Molecular_function | magnesium ion binding Inferred from electronic annotation. Source: InterPro pentalenene synthase activityInferred from electronic annotation. Source: EC |
| Complete GO annotation... | |
Sequence annotation (Features)
| Feature key | Position(s) | Length | Description | Graphical view | Feature identifier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molecule processing | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Initiator methionine | 1 | 1 | Removed Ref.1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chain | 2 – 337 | 336 | Pentalenene synthase | PRO_0000097092 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Regions | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Motif | 80 – 84 | 5 | DDXXD motif | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sites | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 80 | 1 | Magnesium 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 80 | 1 | Magnesium 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 84 | 1 | Magnesium 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 84 | 1 | Magnesium 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 219 | 1 | Magnesium 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 223 | 1 | Magnesium 3 By similarity | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metal binding | 227 | 1 | Magnesium 3 By similarity | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Amino acid modifications | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Disulfide bond | 128 ↔ 136 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Experimental info | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 76 | 1 | F → A: Loss of activity. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 77 | 1 | F → A: Loss of activity. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 77 | 1 | F → Y: 20-fold decrease in activity and catalytic efficiency. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 80 | 1 | D → E: 150-fold decrease in activity. 20-fold increase in Km for FPP. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 81 | 1 | D → E: 50-fold decrease in activity. 9-fold increase in Km for FPP. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 84 | 1 | D → E: 2.5-fold increase in activity. 7-fold increase in Km for FPP. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 219 | 1 | N → A: Loss of activity. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 219 | 1 | N → D: 60-fold decrease in activity. 55-fold increase in Km for FPP. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 219 | 1 | N → L: Loss of activity. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 308 – 309 | 2 | WH → FF: 12-fold decrease in activity. 25-fold decrease in catalytic efficiency. Ref.3 Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 308 | 1 | W → F: 4-fold decrease in activity. 2-fold decrease in catalytic efficiency. Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 309 | 1 | H → A: 3-fold decrease in activity. Ref.3 Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 309 | 1 | H → C: 4-fold decrease in activity. Ref.3 Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 309 | 1 | H → F: 17-fold decrease in activity. 5-fold increase in Km for FPP. Ref.3 Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mutagenesis | 309 | 1 | H → S: 3-fold decrease in activity. Ref.3 Ref.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sequence conflict | 118 | 1 | H → W AA sequence Ref.1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Secondary structure | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Helix Strand Turn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 19 – 24 | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 28 – 32 | 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 39 – 46 | 8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 50 – 57 | 8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 64 – 81 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 86 – 89 | 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 91 – 102 | 12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 103 – 105 | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 115 – 128 | 14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 133 – 154 | 22 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 166 – 176 | 11 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 179 – 190 | 12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 196 – 199 | 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 202 – 222 | 21 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 224 – 229 | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 236 – 244 | 9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 248 – 279 | 32 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 284 – 296 | 13 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Helix | 298 – 308 | 11 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Turn | 309 – 311 | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sequences
| ||||||||||||||||||
References
| [1] | "Pentalenene synthase. Purification, molecular cloning, sequencing, and high-level expression in Escherichia coli of a terpenoid cyclase from Streptomyces UC5319." Cane D.E., Sohng J.-K., Lamberson C.R., Rudnicki S.M., Wu Z., Lloyd M.D., Oliver J.S., Hubbard B.R. Biochemistry 33:5846-5857(1994) [PubMed] [Europe PMC] [Abstract] Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [GENOMIC DNA], PROTEIN SEQUENCE OF 2-28; 57-73; 96-120 AND 145-157, FUNCTION, SUBUNIT, COFACTOR, BIOPHYSICOCHEMICAL PROPERTIES. Strain: UC5319. |
| [2] | "Genome mining in streptomyces. Discovery of an unprecedented P450-catalyzed oxidative rearrangement that is the final step in the biosynthesis of pentalenolactone." Zhu D., Seo M.J., Ikeda H., Cane D.E. J. Am. Chem. Soc. 133:2128-2131(2011) [PubMed] [Europe PMC] [Abstract] Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [GENOMIC DNA]. Strain: UC5319. |
| [3] | "Pentalenene synthase. Histidine-309 is not required for catalytic activity." Seemann M., Zhai G., Umezawa K., Cane D.E. J. Am. Chem. Soc. 121:591-592(1999) Cited for: MUTAGENESIS OF HIS-309. |
| [4] | "Crystal structure of pentalenene synthase: mechanistic insights on terpenoid cyclization reactions in biology." Lesburg C.A., Zhai G., Cane D.E., Christianson D.W. Science 277:1820-1824(1997) [PubMed] [Europe PMC] [Abstract] Cited for: X-RAY CRYSTALLOGRAPHY (2.6 ANGSTROMS). |
| [5] | "Pentalenene synthase. Analysis of active site residues by site-directed mutagenesis." Seemann M., Zhai G., de Kraker J.-W., Paschall C.M., Christianson D.W., Cane D.E. J. Am. Chem. Soc. 124:7681-7689(2002) [PubMed] [Europe PMC] [Abstract] Cited for: X-RAY CRYSTALLOGRAPHY (2.9 ANGSTROMS) OF MUTANT LEU-219, CATALYTIC ACTIVITY, MUTAGENESIS OF PHE-76; PHE-77; ASP-80; ASP-81; ASP-84; ASN-219; 308-TRP-HIS-309; TRP-308 AND HIS-309. |
Cross-references
Sequence databases | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EMBL GenBank DDBJ | U05213 Unassigned DNA. Translation: AAA19131.1. HQ292066 Genomic DNA. Translation: ADO85594.1. | ||||||||||||||||||||||||
3D structure databases | |||||||||||||||||||||||||
| PDBe RCSB PDB PDBj |
| ||||||||||||||||||||||||
| ProteinModelPortal | Q55012. | ||||||||||||||||||||||||
| SMR | Q55012. Positions 7-311. | ||||||||||||||||||||||||
| ModBase | Search... | ||||||||||||||||||||||||
Protocols and materials databases | |||||||||||||||||||||||||
| StructuralBiologyKnowledgebase | Search... | ||||||||||||||||||||||||
Enzyme and pathway databases | |||||||||||||||||||||||||
| BioCyc | MetaCyc:MONOMER-16834. | ||||||||||||||||||||||||
| BRENDA | 4.2.3.7. 6094. | ||||||||||||||||||||||||
| UniPathway | UPA00171; UER00581. UPA00974. | ||||||||||||||||||||||||
Family and domain databases | |||||||||||||||||||||||||
| Gene3D | 1.10.600.10. 1 hit. | ||||||||||||||||||||||||
| InterPro | IPR005630. Terpene_synthase_metal-bd. IPR008949. Terpenoid_synth. [Graphical view] | ||||||||||||||||||||||||
| Pfam | PF03936. Terpene_synth_C. 1 hit. [Graphical view] | ||||||||||||||||||||||||
| SUPFAM | SSF48576. Terpenoid_synth. 1 hit. | ||||||||||||||||||||||||
| ProtoNet | Search... | ||||||||||||||||||||||||
Other | |||||||||||||||||||||||||
| EvolutionaryTrace | Q55012. | ||||||||||||||||||||||||
Entry information
| Entry name | PENA_STREX | ||||||||
| Accession | Primary (citable) accession number: Q55012 Secondary accession number(s): E3VWK6 | ||||||||
| Entry history |
| ||||||||
| Entry status | Reviewed (UniProtKB/Swiss-Prot) | ||||||||
| Annotation program | Prokaryotic Protein Annotation Program | ||||||||
Relevant documents
| PATHWAY comments Index of metabolic and biosynthesis pathways |
| PDB cross-references Index of Protein Data Bank (PDB) cross-references |
| SIMILARITY comments Index of protein domains and families |

Clusters with
