套索肽替代抗生素应用的研究进展

核糖体多肽(RiPPs)通过核糖体合成,经翻译修饰,得到一种结构和功能多样的天然产物。套索肽具有套索样结构,线性肽在翻译后成熟过程中“打结”,是RiPPs一个亚类。套索肽对蛋白酶和变性剂具有显著的耐受性。已知的套索肽可以抑制酶活或颉颃受体,赋予其抗菌特性。文章综述套索肽结构、抗菌活性、分子靶标、作用机理和应用前景的最新进展。

Nonomuraea candida HMC10^(T)中新结构套索肽noncaromin生物合成基因簇的克隆及异源表达

【目的】本研究旨在通过定向克隆菌株Nonomuraea candida HMC10^(T)中一个新的Ⅱ型套索肽类生物合成基因簇,通过在放线菌底盘宿主中的异源表达,获得新结构套索肽noncaromin,并完成其抑菌活性分析。【方法】通过anti SMASH软件分析菌株N.candida HMC10^(T)全基因组序列,确定新的Ⅱ型套索肽noncaromin的生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster of noncaromin,nonc-BGC)。然后,利用ExoCET重组技术(exonuclease combined with RecET recombination)获得完整的nonc-BGC,得到重组质粒pJQK652,并通过λ-Red重组技术改造得到整合型质粒pJQK653。采用接合转移方法,将该质粒分别导入白色链霉菌、2株变铅青链霉菌、2株天蓝色链霉菌和红色糖多孢菌宿主中进行异源表达,再通过发酵和分离纯化获得目标套索肽noncaromin。最后,利用QTOF-ESI-MS^(2)完成套索肽noncaromin的结构鉴定,并通过抗菌活性检测确定该化合物的生物活性。【结果】本研究利用ExoCET技术成功获得了完整的nonc-BGC,在6种放线菌宿主中成功异源表达,完成了noncaromin的结构鉴定,确定了其具有微弱的抗枯草芽孢杆菌活性。【结论】本研究在克隆得到新结构套索肽nonc-BGC的基础上,实现了该基因簇在6个放线菌底盘宿主中的成功表达,获得了1个具有微弱抑制枯草芽孢杆菌活性的新结构Ⅱ型套索肽noncaromin。本研究结果为发掘菌株N.candida HMC10~T及其他放线菌中的新结构化合物提供了借鉴。

套索肽——一种可供多肽类药物设计和改造的多功能载体

套索肽是在细菌中发现的多肽类天然产物,是由核糖体合成并经过翻译后修饰产生的一类具有套索构型的生物活性肽,具有抗细菌或真菌的作用,或具有抗病毒或抗肿瘤的功能。套索肽一般无或具有极低的免疫原性。根据其所含二硫键数目和位置的不同,套索肽可分为4类。由于其特殊的套索结构,套索肽与线性肽相比具有极好的热稳定性和蛋白酶稳定性。套索肽已开始被用于医药、食品等领域,有望用作生物药物的载体,正在成为多肽类药物研发的热点。

构建链霉菌无细胞平台挖掘套索肽类天然产物

【目的】套索肽作为一类核糖体翻译后修饰肽(RiPPs)广泛分布于放线菌中,以其独特的修饰结构和多样的生理活性受到了广泛的关注。为了更好地研究未知的套索肽,期望开发基于链霉菌的无细胞转录翻译平台(下称“无细胞平台”)实现无细胞合成套索肽或其前体肽。【方法】首先尝试以不同的链霉菌构建无细胞合成平台,并以绿色荧光蛋白为报告蛋白对平台产率进行优化;在构建合适稳定的表达体系后,将包含有套索肽生物合成基因的质粒引入体系中以探索套索肽的无细胞合成。【结果】在对基于模式菌株Streptomyces lividans TK24的无细胞体系进行制备工艺、体系组分、反应条件等多个参数进行优化后,该体系最高能达到90μg/mL的荧光蛋白表达量;基于该体系成功表达了目标套索肽的前体肽,并通过融合SUMO标签增加前体肽在该体系中的稳定性。【结论】本研究成功构建了一类链霉菌无细胞平台,为丰富来源的基因表达提供了可能性。尽管该体系在对表达套索肽未知蛋白的适用性上仍有待进一步提升,但无细胞平台在天然产物的探索中将起到越来越重要的作用。

套索肽研究进展

套索肽(Lassopeptide)是一类由核糖体合成并经过翻译后修饰的天然肽类产物(RiPPs),其C端穿过N端内酰胺环形成套索结构,这种刚性和折叠结构赋予了套索肽抗化学、热及蛋白酶水解等的强稳定性,同时这种特性也使得套索肽可作为生物活性化合物的分子支架。研究表明套索肽具有受体拮抗、酶抑制及抗菌活性等一系列生物活性。目前通过异源表达获取套索肽生物合成相关蛋白进行体外反应实验,已帮助阐明了一小部分套索肽生物合成机制,但由于参与套索肽进行环化的C一直难于表达纯化,阻碍了对套索肽生物合成过程中最关键的成环机制的深入了解及阐明,仍需科研人员的进一步研究。