Triacsins are a family of natural products containing an N-hydroxytriazene moiety not found in any other known secondary metabolites. Though many studies have examined the biological activity of triacsins in lipid metabolism, the biosynthesis of triacsins has remained unknown. Here, we report the identification of the triacsin biosynthetic gene cluster in Streptomyces aureofaciens ATCC 31442. Bioinformatic analysis of the gene cluster led to the discovery of the tacrolimus producer Streptomyces tsukubaensis NRRL 18488 as a new triacsin producer. In addition to targeted gene disruption to identify necessary genes for triacsin production, stable isotope feeding was performed in vivo to advance the understanding of N-hydroxytriazene biosynthesis.

Abstract Triacsins are an intriguing class of specialized metabolites possessing a conserved N -hydroxytriazene moiety not found in any other known natural products. Triacsins are notable as potent acyl-CoA synthetase inhibitors in lipid metabolism, yet their biosynthesis has remained elusive. Through extensive mutagenesis and biochemical studies, we here report all enzymes required to construct and install the N -hydroxytriazene pharmacophore of triacsins. Two distinct ATP-dependent enzymes were revealed to catalyze the two consecutive N-N bond formation reactions, including a glycine-utilizing hydrazine-forming enzyme, Tri28, and a nitrous acid-utilizing N -nitrosating enzyme, Tri17. This study paves the way for future mechanistic interrogation and biocatalytic application of enzymes for N-N bond formation.