Biosynthesis of doxorubicin
डॉक्सोरूबिसिन (डी. एक्स. आर.) डौनोरूबिसिन का एक 14-हाइड्रॉक्सिलेटेड संस्करण है, जो अपने जैवसंश्लेषक मार्ग में डी. एक्स. आर. का तत्काल अग्रदूत है। डौनोरूबिसिन एक प्राकृतिक उत्पाद के रूप में अधिक प्रचुर मात्रा में पाया जाता है क्योंकि यह स्ट्रेप्टोमाइसेस के विभिन्न जंगली प्रकार के उपभेदों द्वारा उत्पादित होता है। इसके विपरीत, केवल एक ज्ञात गैर-जंगली प्रकार की प्रजाति, स्ट्रेप्टोमाइसेस प्यूसेटियस उप-प्रजाति सीज़ियस एटीसीसी 27952, को शुरू में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले डॉक्सोरूबिसिन का उत्पादन करने में सक्षम पाया गया था। यह स्ट्रेन आर्कामोन एट अल द्वारा बनाया गया था। 1969 में कम से कम पता लगाने योग्य मात्रा में डौनोरूबिसिन का उत्पादन करने वाले एक प्रकार को उत्परिवर्तित करके, लेकिन डी. एक्स. आर. को नहीं। इसके बाद, हचिंसन के समूह ने दिखाया कि विशेष पर्यावरणीय परिस्थितियों में, या आनुवंशिक संशोधनों की शुरुआत से, स्ट्रेप्टोमाइसेस के अन्य उपभेद डॉक्सोरूबिसिन का उत्पादन कर सकते हैं। उनके समूह ने डी. एक्स. आर. उत्पादन के लिए आवश्यक कई जीनों का प्रतिरूपण भी किया है, हालांकि उनमें से सभी को पूरी तरह से चिह्नित नहीं किया गया है। 1996 में, स्ट्रोहल के समूह ने डॉक्स ए की खोज की, अलग किया और विशेषता दी, जो जीन एंजाइम को एन्कोडिंग करता है जो डौनोरूबिसिन को डीएक्सआर में परिवर्तित करता है। 1999 तक, उन्होंने पुनः संयोजक डॉक्स ए, एक साइटोक्रोम पी450 ऑक्सीडेस का उत्पादन किया, और पाया कि यह डीएक्सआर जैव संश्लेषण में कई चरणों को उत्प्रेरित करता है, जिसमें डौनोरूबिसिन की ओर ले जाने वाले चरण भी शामिल हैं। यह महत्वपूर्ण था क्योंकि यह स्पष्ट हो गया कि सभी डौनोरूबिसिन उत्पादक उपभेदों में डी. एक्स. आर. का उत्पादन करने के लिए आवश्यक जीन होते हैं, जो दोनों में से उपचारात्मक रूप से बहुत अधिक महत्वपूर्ण है। हचिंसन के समूह ने डीएक्सआर की उपज में सुधार करने के तरीकों को विकसित किया, इसके वाणिज्यिक उत्पादन में उपयोग की जाने वाली किण्वन प्रक्रिया से, न केवल डॉक्स ए एन्कोडिंग प्लास्मिड पेश करके, बल्कि एंजाइमों को निष्क्रिय करने के लिए उत्परिवर्तन पेश करके जो डीएक्सआर अग्रदूतों को कम उपयोगी उत्पादों में बदल देते हैं, उदाहरण के लिए बॉमाइसिन जैसे ग्लाइकोसाइड। कुछ ट्रिपल म्यूटेंट, जिन्होंने डॉक्स ए को भी अधिक व्यक्त किया, डीएक्सआर की उपज को दोगुना करने में सक्षम थे। यह अकादमिक रुचि से अधिक है क्योंकि उस समय डी. एक्स. आर. की लागत लगभग 13.7 लाख डॉलर प्रति किलोग्राम थी और 1999 में वर्तमान उत्पादन 225 किलोग्राम प्रति वर्ष था। अधिक कुशल उत्पादन तकनीकों ने गैर-लिपोसोमल सूत्रीकरण के लिए कीमत को 11 लाख डॉलर प्रति किलोग्राम तक कम कर दिया है। यद्यपि डी. एक्स. आर. को डाउनोरूबिसिन से अर्ध-संश्लेषित रूप से उत्पादित किया जा सकता है, इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रोफिलिक ब्रोमिनेशन और कई चरण शामिल हैं और उपज खराब है। चूंकि डौनोरूबिसिन का उत्पादन किण्वन द्वारा किया जाता है, इसलिए यह आदर्श होगा यदि बैक्टीरिया डीएक्सआर संश्लेषण को अधिक प्रभावी ढंग से पूरा कर सके। डॉक्सोरूबिसिन (डी. एक्स. आर.) का एंथ्रासाइक्लिन कंकाल स्ट्रेप्टोमाइसेस प्यूसेटियस में टाइप II पॉलीकेटाइड सिंथेस (पी. के. एस.) द्वारा उत्पादित होता है। सबसे पहले, एक 21-कार्बन डिकेकेटाइड श्रृंखला (चित्र 1)। (1)) को प्रोपियोनिल-सीओए से एकल 3-कार्बन प्रोपियोनिल समूह और मैलोनिल-सीओए के 9 अनुक्रमिक (पुनरावृत्ति) डीकार्बोक्सिलेटिव संघनन से प्राप्त 9 2-कार्बन इकाइयों से संश्लेषित किया जाता है। प्रत्येक मैलोनिल-सी. ओ. ए. इकाई बढ़ती पॉलीकेटाइड श्रृंखला में 2-कार्बन कीटाइड इकाई का योगदान करती है। प्रत्येक जोड़ "न्यूनतम पी. के. एस". द्वारा उत्प्रेरित होता है जिसमें एक एसाइल वाहक प्रोटीन (ए. सी. पी.), एक कीटोसिंथेस (के. एस.)/चेन लेंथ फैक्टर (सी. एल. एफ.) हेटेरोडाइमर और एक मैलोनिल-कोआः ए. सी. पी. एसाइलट्रांसफेरेस (एम. ए. टी.) होता है। (चित्र 10 के शीर्ष को देखें। यह प्रक्रिया फैटी एसिड संश्लेषण, फैटी एसिड सिंथेस द्वारा और टाइप I पॉलीकेटाइड संश्लेषण के समान है। लेकिन, फैटी एसिड संश्लेषण के विपरीत, बढ़ती पॉलीकेटाइड श्रृंखला के कीटो समूहों को श्रृंखला विस्तार के दौरान संशोधित नहीं किया जाता है और वे आमतौर पर पूरी तरह से कम नहीं होते हैं। टाइप I पी. के. एस. प्रणालियों के विपरीत, सिंथेटिक एंजाइम (के. एस., सी. एल. एफ., ए. सी. पी. और ए. टी.) एक दूसरे से सहसंयोजक रूप से जुड़े नहीं होते हैं, और पॉलीकेटाइड श्रृंखला संश्लेषण के प्रत्येक चरण के दौरान भी जुड़े नहीं रह सकते हैं। डी. एक्स. आर. की 21-कार्बन डिकेकेटाइड श्रृंखला के पूरा होने के बाद, अंततः एक टेट्रासाइक्लिक एंथ्रासाइक्लिन एग्लाइकोन (ग्लाइकोसाइड संलग्न किए बिना) का उत्पादन करने के लिए क्रमिक संशोधन किए जाते हैं। थियामाइन डाइफॉस्फेट (टी. डी. पी.) के जोड़ से सक्रिय होने वाली डाउनोसामाइन अमीनो चीनी प्रतिक्रियाओं की एक अन्य श्रृंखला में बनाई जाती है। इसे एंथ्रासाइक्लिन एग्लाइकोन से जोड़ा जाता है और पहले डौनोरूबिसिन और फिर डीएक्सआर का उत्पादन करने के लिए आगे के संशोधन किए जाते हैं। डी. एक्स. आर. जैवसंश्लेषण के लिए कम से कम 3 जीन समूह महत्वपूर्ण हैंः डी. पी. एस. जीन जो रैखिक पॉलीकेटाइड श्रृंखला संश्लेषण और इसके पहले चक्रण के लिए आवश्यक एंजाइमों को निर्दिष्ट करते हैं, डी. एन. आर. समूह एंथ्रासाइक्लिन संरचना के शेष संशोधनों के लिए जिम्मेदार है और एमिनो चीनी, डुनोसामाइन, संश्लेषण में शामिल डी. एन. एम. जीन। इसके अतिरिक्त, उत्पादक जीव पर एंथ्रासाइक्लिन के विषाक्त प्रभाव को कम करने के लिए "आत्म प्रतिरोध" जीन का एक समूह है। एक तंत्र एक झिल्ली पंप है जो कोशिका (डी. आर. आर. लोकी) से डी. एक्स. आर. के प्रवाह का कारण बनता है। चूँकि ये जटिल अणु केवल विशिष्ट परिस्थितियों में लाभप्रद होते हैं, और उत्पादन के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए उनके संश्लेषण को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। पॉलीकेटाइड चेन सिंथेसिस डॉक्सोरूबिसिन को एक विशेष पॉलीकेटाइड सिंथेस द्वारा संश्लेषित किया जाता है। डी. एक्स. आर. संश्लेषण में प्रारंभिक घटना प्रोपियोनिल-सी. ओ. ए. स्टार्टर इकाई का चयन और दो कार्बन कीटाइड इकाई में इसका डीकार्बोक्सिलेटिव जोड़ है, जो पांच कार्बन बी-केटोवलेरिल ए. सी. पी. का उत्पादन करने के लिए मैलोनिल-सी. ओ. ए. से प्राप्त होता है। पाँच कार्बन डाइकेटाइड एसीपी द्वारा थियोएस्टर एक्सचेंज द्वारा केएस सक्रिय स्थल पर सिस्टीन सल्फहाइड्रिल समूह को दिया जाता है, और एसीपी को श्रृंखला से छोड़ दिया जाता है। मुक्त ए. सी. पी. सी. ओ. ए. के जारी होने के साथ मैलोनिल-सी. ओ. ए. से एक और मैलोनेट समूह को उठाता है, जो थियोएस्टर एक्सचेंज द्वारा भी होता है। ए. सी. पी. नए मैलोनेट को के. एस. के सक्रिय स्थल पर लाता है जहाँ इसे डीकार्बोक्सिलेटेड किया जाता है, संभवतः सी. एल. एफ. उप-इकाई की मदद से, और 7 कार्बन ट्राइकेटाइड का उत्पादन करने के लिए जोड़ा जाता है, जो अब ए. सी. पी. में लंगर डालता है (चित्र 1 के शीर्ष को देखें)। फिर से ए. सी. पी. चेन को के. एस. सबयूनिट को सौंप देता है और प्रक्रिया को बार-बार दोहराया जाता है जब तक कि डेककेटाइड पूरा नहीं हो जाता। अधिकांश प्रकार II प्रणालियों में प्रारंभिक घटना एसिटाइल-सीओए से प्राप्त एक एसीटेट इकाई के एसीपी द्वारा केएस/सीएलएफ हेटेरोडाइमर के कीटोसिंथेस (केएस) उप-इकाई के सक्रिय स्थल पर वितरण है। टाइप II पी. के. एस. प्रणालियों के लिए डिफ़ॉल्ट मोड प्राइमर इकाई के रूप में एसीटेट का समावेश है, और यह डी. एक्स. आर. "न्यूनतम पी. के. एस". के लिए सही है। दूसरे शब्दों में, इस प्रणाली से के. एस./सी. एल. एफ./ए. सी. पी. (डी. पी. एस. ए., बी. और जी.) की क्रिया 21-कार्बन डिकेकेटाइड का उत्पादन नहीं करेगी, बल्कि 20-कार्बन डिकेकेटाइड का उत्पादन करेगी, क्योंकि एसीटेट "पसंदीदा" स्टार्टर है। प्रोपियोनेट को निर्दिष्ट करने की प्रक्रिया पूरी तरह से समझ में नहीं आई है, लेकिन यह स्पष्ट है कि यह एक अतिरिक्त प्रोटीन, डी. पी. एस. सी. पर निर्भर करता है, जो प्रोपियोनाइल-सी. ओ. ए. के लिए कीटोसिंथेस या एसाइलट्रांसफेरेस चयनात्मक के रूप में कार्य कर सकता है, और संभवतः डी. पी. एस. डी. योगदान देता है। इन विट्रो स्थितियों में पॉलीकेटाइड उत्पादन के लिए एक समर्पित एम. ए. टी. डिस्पेंसेबल पाया गया है। पी. के. एस. अपने स्वयं के फैटी एसिड सिंथेस से एम. ए. टी. को "उधार" ले सकता है और यह प्राथमिक तरीका हो सकता है जिससे ए. सी. पी. डी. एक्स. आर. जैवसंश्लेषण में अपने मैलोनेट समूह को प्राप्त करता है। इसके अतिरिक्त, इस बात के उत्कृष्ट प्रमाण हैं कि "सेल्फ-मैलोनिलेशन" टाइप II एसीपी की एक अंतर्निहित विशेषता है। संक्षेप में, एक दिया गया प्रकार II पी. के. एस. अपना स्वयं का एम. ए. टी. (ओं) प्रदान कर सकता है, यह एफ. ए. एस. से एक उधार ले सकता है, या इसका ए. सी. पी. "सेल्फ-मैलोनिलेट" हो सकता है। यह अज्ञात है कि क्या वही के. एस./सी. एल. एफ./ए. सी. पी. तृतीयक जटिल पूरे उत्प्रेरक चक्र के माध्यम से एक पूर्ण-लंबाई पॉलीकेटाइड श्रृंखला के विकास को बढ़ाता है, या क्या ए. सी. पी. प्रत्येक संघनन प्रतिक्रिया के बाद अलग हो जाता है। एक्टिनोरहोडिन के. एस./सी. एल. एफ. की एक 2.0-Å रिज़ॉल्यूशन संरचना, जो डी. पी. एस. के. एस./सी. एल. एफ. के समान है, के. एस. और सी. एल. एफ. उप-इकाइयों के इंटरफेस पर बनी एक एम्फीपैथिक सुरंग के अंदर पॉलीकेटाइड्स को लंबा होते हुए दिखाती है। सुरंग लगभग 17-Å लंबी है और एक तरफ कई आवेशित अमीनो एसिड अवशेष हैं जो श्रृंखला के कार्बोनिल समूहों को स्थिर करते हुए दिखाई देते हैं, जबकि दूसरी तरफ हाइड्रोफोबिक है। यह संरचना बताती है कि श्रृंखला विस्तार के लिए दोनों उप-इकाइयाँ क्यों आवश्यक हैं और प्रतिक्रियाशील बढ़ती श्रृंखला को यादृच्छिक सहज प्रतिक्रियाओं से कैसे बचाया जाता है जब तक कि यह व्यवस्थित चक्रण के लिए ठीक से स्थित न हो जाए। संरचना श्रृंखला लंबाई विनियमन के लिए एक तंत्र का भी सुझाव देती है। अमीनो एसिड साइड समूह सुरंग में फैलते हैं और "द्वार" के रूप में कार्य करते हैं। कुछ विशेष रूप से भारी अवशेष श्रृंखला द्वारा दुर्गम हो सकते हैं, जिससे समाप्ति हो सकती है। इस संरचना के आधार पर सुरंग अवशेषों में संशोधन अंतिम उत्पाद की श्रृंखला की लंबाई को बदलने में सक्षम थे। अंतिम संघनन पॉलीकेटाइड श्रृंखला को "बकल" करने का कारण बनता है जो सी-12 मिथिलीन कार्बेनियन द्वारा एक इंट्रामोलिकुलर हमले की अनुमति देता है, जो एंजाइम उत्प्रेरित प्रोटॉन हटाने से उत्पन्न होता है और सी-7 कार्बोनिल पर सुरंग में इलेक्ट्रोस्टैटिक बातचीत द्वारा स्थिर होता है (चित्र 1 में 3 देखें)। यह सुरंग सहायता प्राप्त इंट्रामोलिक्युलर एल्डोल संघनन पहला चक्रण प्रदान करता है जब श्रृंखला अभी भी सुरंग में होती है। डी. एक्स. आर. के जैवसंश्लेषण में भी ऐसा ही सी-7/सी-12 हमला होता है। 12-डीऑक्सीअल्कलोनिक एसिड में रूपांतरण 21-कार्बन डिकेकेटाइड को 3 चरणों में 12-डीऑक्सीअल्कलोनिक एसिड (5) में परिवर्तित किया जाता है, जो डी. एक्स. आर. जैवसंश्लेषण में पहला मुक्त आसानी से पृथक मध्यवर्ती है। इन चरणों को डी. पी. एस. जीन समूह में अंतिम 3 एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है और इन्हें पॉलीकेटाइड सिंथेस का हिस्सा माना जाता है। जबकि डिकेकेटाइड अभी भी के. एस./सी. एल. एफ. हेटेरोडाइमर के साथ जुड़ा हुआ है, 9-कार्बोनिल समूह को डी. पी. एस. ई., 9-केटोरिडक्टेस द्वारा कम किया जाता है, जो एन. ए. डी. पी. एच. को कम करने वाले एजेंट/हाइड्राइड दाता के रूप में उपयोग करता है। डीपीएस एफ, "फर्स्ट रिंग साइक्लेज़"/एरोमाटेज़, बहुत विशिष्ट है और सी-7/सी-12 साइक्लेज़ के परिवार में है जिसके लिए पूर्व सी-9 कीटो-रिडक्शन की आवश्यकता होती है। ये दोनों अभिक्रियाएँ तब होती हैं जब पॉलीकेटाइड श्रृंखला अभी भी आंशिक रूप से के. एस./सी. एल. एफ. सुरंग में है और यह ज्ञात नहीं है कि अंत में श्रृंखला को इसके सहसंयोजक लिंक से के. एस. या ए. सी. पी. से क्या अलग करता है। यदि डी. पी. एस. एफ. साइक्लेज उत्परिवर्तन या जीन विलोपन द्वारा निष्क्रिय हो जाता है, तो श्रृंखला यादृच्छिक रूप से स्वतः चक्रित हो जाएगी। इस प्रकार, डी. पी. एस. एफ. को "चैपरोन" माना जाता है या गैर-यादृच्छिक चक्रण सुनिश्चित करने के लिए पॉलीकेटाइड को मोड़ने में मदद करता है, एक प्रतिक्रिया जो ऊर्जावान रूप से अनुकूल है और बाद में निर्जलीकरण और परिणामी सुगंध की ओर ले जाती है। इसके बाद, डी. पी. एस. वाई. रेजीओसेलेक्टिव रूप से अगले दो कार्बन-कार्बन बंधनों के गठन को बढ़ावा देता है और फिर निर्जलीकरण को उत्प्रेरित करता है जिससे एक वलय का सुगंधकरण होता है (5)। ε-रोडोमाइसिनोन में रूपांतरण अगली प्रतिक्रियाओं को डी. एन. आर. जीन समूह से उत्पन्न एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है। डीएनआर जी, एक सी-12 ऑक्सीजन (संख्या के लिए (5 देखें)) आणविक ऑक्सीजन का उपयोग करके एक कीटो समूह का परिचय देता है। यह एक "एंथ्रोन प्रकार का ऑक्सीजनेज़" है, जिसे क्विनोन बनाने वाला मोनोऑक्सीजनेज़ भी कहा जाता है, जिनमें से कई कई प्रकार के सुगंधित पॉलीकेटाइड एंटीबायोटिक दवाओं के जैव संश्लेषण में महत्वपूर्ण "सिलाई एंजाइम" हैं। उनके पास कोई सह-कारक नहीं हैंः कोई फ्लेविन, धातु या ऊर्जा स्रोत नहीं। उनके तंत्र को ठीक से समझा नहीं गया है लेकिन इसमें "प्रोटीन रेडिकल" शामिल हो सकता है। क्षारीय अम्ल (6), एक क्विनोन, उत्पाद है। डी. एन. आर. सी., क्षारीय अम्ल-ओ-मिथाइलट्रांसफेरेज कोफैक्टर/मिथाइल समूह दाता के रूप में एस-एडेनोसिल मेथियोनीन (एस. ए. एम.) का उपयोग करके अणु के कार्बोक्जिलिक अम्ल छोर को एक एस्टर बनाता है। उत्पाद क्षारीय अम्ल मिथाइल एस्टर (7) है। मिथाइल समूह को बाद में हटा दिया जाता है, लेकिन यह टर्मिनल कार्बोनिल समूह पर अपने हमले को सुविधाजनक बनाने के लिए आसन्न मिथिलीन पुल को सक्रिय करने का काम करता है, जो डीएनआरडी द्वारा उत्प्रेरित एक प्रतिक्रिया है। डी. एन. आर. डी., चौथा वलय साइक्लेज (ए. ए. एम. ई. साइक्लेज), एक अंतःआण्विक एल्डोल संयोजन प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। किसी सह-कारकों की आवश्यकता नहीं होती है और न तो सुगंध और न ही निर्जलीकरण होता है। एक सरल आधार उत्प्रेरित तंत्र प्रस्तावित है। उत्पाद अक्लाविकेटोन (8) है। डी. एन. आर. एच., अक्लाविकेटोन रिडक्टेस, अकलाविनोन (9) देने के लिए नए चौथे रिंग के 17-केटो समूह को एक 17-ओ. एच. समूह में स्टीरियोस्पेसिक रूप से कम कर देता है। यह एक नया कायरल केंद्र पेश करता है और एन. ए. डी. पी. एच. एक सह-कारक है। डी. एन. आर. एफ., अक्लाविनोन-11-हाइड्रॉक्सिलेस, एक एफ. ए. डी. मोनोऑक्सीजिनेज है जो बाद के हाइड्रॉक्सिलेशन के लिए आणविक ऑक्सीजन को सक्रिय करने के लिए एन. ए. डी. पी. एच. का उपयोग करता है। ε-रोडोमाइसिनोन (10) उत्पाद है। डॉक्सोरूबिसिन डी. एन. आर. एस. में रूपांतरण, डॉनोसामाइन ग्लाइकोसिलट्रांसफेरेज रोडोमाइसिन डी (चित्र 2) देने के लिए टी. डी. पी. सक्रिय ग्लाइकोसाइड, एल-डॉनोसामाइन-टी. डी. पी. को ε-रोडोमाइसिनोन में जोड़ने को उत्प्रेरित करता है। टी. डी. पी. की रिहाई प्रतिक्रिया को आगे बढ़ाती है। एन्जाइम में टाइप II पी. के. एस. सुगंधित उत्पादों में जोड़ी गई अन्य "असामान्य शर्करा" के ग्लाइकोसिलट्रांसफेरेस के साथ अनुक्रम समानता है। डीएनआर पी, रोडोमाइसिन डी मेथिलेस्टेरेस, डीएनआरसी द्वारा पहले जोड़े गए मिथाइल समूह को हटा देता है। इसने शुरू में निकटवर्ती मिथिलीन पुल को सक्रिय करने का काम किया, और उसके बाद इसने अपने कार्बोक्सिल समूह को सी-10 कार्बन को छोड़ने से रोक दिया (चित्र 2 देखें)। यदि कार्बोक्सिल समूह को चौथे वलय चक्रण से पहले एस्टरीकृत नहीं किया गया होता, तो इसका प्रस्थान एक चक्रीय सुगंधित प्रणाली के गठन द्वारा अनुकूल होता। सी-7 में कमी और ग्लाइकोसिलेशन के बाद, सी-8 मिथिलीन पुल अब डिप्रोटोनेशन के लिए सक्रिय नहीं है, जिससे सुगंध की संभावना कम हो जाती है। ध्यान दें कि गैर-पृथक मध्यवर्ती, संख्या के साथ, चित्र 2 में तीसरा अणु है। संख्या प्रणाली बहुत विषम है और प्रारंभिक नामकरण का एक अवशेष है। मध्यवर्ती का डीकार्बोक्सिलेशन अनायास होता है, या डीएनआर पी के प्रभाव से, 13-डीऑक्सीकार्मिनोमाइसिन देता है। स्ट्रैप्टोमाइसेस पुरपुरासेंस से 53 प्रतिशत अनुक्रम समरूपता के साथ डी. एन. आर. पी. के लिए एक [एंजाइम], एक्लासिनोमाइसिन मेथिलस्टेरेस की बाध्य उत्पादों के साथ एक क्रिस्टल संरचना को हल किया गया है। यह एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने में सक्षम है और न्यूक्लियोफाइल और ग्लाइ-मेट के रूप में कार्य करने वाले सेरीन के साथ एक क्लासिक सेर-हिस-एस्प उत्प्रेरक त्रिभुज का उपयोग करता है जो एक "ऑक्सीयनियन छेद" बनाकर संक्रमण अवस्था का स्थिरीकरण प्रदान करता है। सक्रिय साइट अमीनो एसिड लगभग पूरी तरह से डीएनआर पी के समान हैं, और तंत्र लगभग निश्चित रूप से समान है। हालांकि डॉक्स ए को बायोसिंथेटिक योजना (चित्र 2) में अगला दिखाया गया है, डीएनआर के, कारमिनोमाइसिन 4-ओ-मिथाइलट्रांसफेरेज चित्र 2 में किसी भी ग्लाइकोसाइड के 4-हाइड्रॉक्सिल समूह को ओ-मिथाइल करने में सक्षम है। बाध्य उत्पादों के साथ एंजाइम की 2.35 Å रिज़ॉल्यूशन क्रिस्टल संरचना को हाल ही में हल किया गया है। उत्पादों का अभिविन्यास मिथाइल हस्तांतरण के एस. एन. 2 तंत्र के अनुरूप है। सक्रिय स्थल में संभावित अम्ल/क्षार अवशेषों के स्थल-निर्देशित उत्परिवर्तन ने उत्प्रेरण को प्रभावित नहीं किया जिससे यह निष्कर्ष निकला कि डी. एन. आर. के. संभवतः उस दर वृद्धि में एक एन्ट्रोपिक एंजाइम के रूप में कार्य करता है जो मुख्य रूप से अभिविन्यास और निकटता प्रभावों के कारण होता है। यह अधिकांश अन्य ओ-मिथाइलट्रांसफरेसेस के विपरीत है जहां एसिड/बेस उत्प्रेरण को दर वृद्धि में एक आवश्यक योगदान के रूप में प्रदर्शित किया गया है। डॉक्स ए स्ट्रेप्टोमाइसेस प्यूसेटियस में लगातार तीन ऑक्सीकरणों को उत्प्रेरित करता है। डी. एक्स. आर. उत्पादन की कमी मुख्य रूप से डॉक्स ए के निम्न स्तर या खराबी के कारण नहीं है, बल्कि इसलिए है क्योंकि चित्र 2 में दिखाए गए मार्ग से कई उत्पादों को हटा दिया गया है। प्रत्येक ग्लाइकोसाइड शंट एंजाइमों का एक संभावित लक्ष्य है, जो नहीं दिखाया गया है, जिनमें से कुछ डीएनआर जीन समूह के उत्पाद हैं। इन एंजाइमों के उत्परिवर्तन डी. एक्स. आर. उत्पादन को काफी बढ़ावा देते हैं। इसके अलावा, सी-14 ऑक्सीकरण (130/एम) के लिए डॉक्स ए का मूल्य सी-13 ऑक्सीकरण (कुछ सब्सट्रेट के लिए 22,000/एम तक) की तुलना में बहुत कम है। डॉक्स ए को अधिक अभिव्यक्त करने के लिए आनुवंशिक हेरफेर ने भी पैदावार में वृद्धि की है, विशेष रूप से यदि शंट एंजाइमों के लिए जीन एक साथ निष्क्रिय हो जाते हैं। डॉक्स ए एक साइटोक्रोम पी-450 मोनोऑक्सीजिनेज है जिसमें व्यापक सब्सट्रेट विशिष्टता है, जो सी-13 और सी-14 (चित्र 2) पर एंथ्रासाइक्लिन हाइड्रॉक्सिलेशन को उत्प्रेरित करती है। एंजाइम में आणविक ऑक्सीजन और एन. ए. डी. पी. एच. की पूर्ण आवश्यकता होती है। प्रारंभ में, सी-13 पर दो क्रमिक ऑक्सीकरण किए जाते हैं, इसके बाद सी-14 का एकल ऑक्सीकरण होता है जो डौनोरूबिसिन को डॉक्सोरूबिसिन में परिवर्तित करता है। संदर्भ टोपोइसोमेरेस अवरोधक जैव संश्लेषण