环番合成酶PacB催化Xye类核糖体肽翻译后修饰研究

近年来,一类含有分子内三残基环番结构的新型核糖体肽引起了广泛关注。这类化合物通常由一类S-腺苷甲硫氨酸自由基酶催化核心肽中芳香氨基酸的sp^(2)碳和相邻第三位氨基酸残基侧链的sp^(3)碳之间形成C—C或C—O键,这类酶被称为三残基环番合成酶(3-CyFEs)。目前发现Xye类核糖体肽天然产物生物合成基因簇中普遍含有此类三残基环番合成酶。本文报道从Photorhabdus australis DSM 17609中发现一个新的Xye类核糖体肽生物合成基因簇pac。异源表达和体外活性重建表明其生物合成基因簇编码的三残基环番合成酶PacB负责pacpeptide核心肽内的三个分子内环的生成。体内和体外实验结果初步表明PacB具有较高的底物容忍性,三个环番结构相互独立形成,但形成效率存在明显的差异,从而初步揭示了三个环番的形成顺序。本研究拓展了对Xye类核糖体肽化合物家族翻译后修饰以及三残基环番合成酶催化功能的了解。

合成生物学策略发现新型核糖体肽Xenopeptide

S-腺苷甲硫氨酸自由基(rSAM)酶家族是目前已知的最大酶超家族之一,由22000多个成员组成.这些酶在大自然中广泛存在,被认为是地球上最早的生物催化剂之一.随着大量的微生物基因组信息被解析,分析显示,微生物中大量核糖体肽类天然产物的生物合成基因簇中含有rSAM酶;其中Xenorhabdus、Yersinia和Erwinia三个属的基因组中均含有一个高度保守的rSAM酶负责其相邻核糖体肽的前体修饰,此类前体肽和rSAM酶构成的XYE系统所合成的化合物鲜有报道.本研究合成一个来源于Xenorhabdus sp.KJ12.1的XYE系统的前体肽和rSAM修饰酶基因,在大肠杆菌中进行共表达,得到新型核糖体肽Xenopeptide,通过结构解析发现,rSAM酶XenB负责分子内2个碳碳键的形成.本研究为微生物中此类化合物的深度挖掘和合成生物学改造提供了理论支撑.