环脂肽生物合成的研究进展

环脂肽化合物是一类结构新颖的环状肽类,其两亲性的物化特性决定了其独特的生物活性,可作为抗生素、生物表面活性剂等。在生物防治、药物开发、环境修复和疾病治疗等方面广泛应用,具有迫切的市场需求和广阔的发展前景。环脂肽类天然产物主要由非核糖体肽合成途径合成,由于环脂肽合成复杂的代谢网络和前体需求、专一且严格的合成途径、多种同系物的共存,制约着环脂肽合成的微生物开发和产品价值提升。本文主要介绍了来源于细菌界的环脂肽类物质的结构特性,非核糖体肽合成途径及非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)的结构域特点,天然产物底盘菌株开发现状,通过基因工程、代谢工程方法进行同系物调控和生物合成策略,混菌对脂肽生物合成的影响,以及合成生物学在脂肽合成中的应用。随着合成生物技术的迅速发展和运用,环脂肽类天然产物的微生物合成也有望实现“质”和“量”的提升,以及促进新型脂肽的开发。

放线菌素生物合成研究进展

放线菌素D是人类发现的第一个具有抗肿瘤活性的抗生素,但由于毒性太大,因而被限制用于几种恶性肿瘤治疗。本文概述了天然放线菌素的结构特点,重点介绍了放线菌素生物合成过程:犬尿氨酸途径,非核糖体肽合成途径和吩恶嗪酮发色团形成。对放线菌素生物合成途径的探索非常有利于开发新颖的低毒性的结构类似物。

合成生物学指导下芽孢杆菌合成环脂肽的研究进展

近年来,合成生物学借助工程化在人工生命系统的设计与构建方面取得了长足进展,特别是“细胞工厂”的开发和应用为天然产物的合成带来了深刻变革。环脂肽是一类新型的天然表面活性剂,因其特殊的结构和功能亦可作为抗生素使用。目前,合成环脂肽最理想的微生物底盘是芽孢杆菌。因此,许多研究者致力于通过合成生物学技术来提升芽孢杆菌作为环脂肽细胞工厂的性能。首先,对芽孢杆菌中环脂肽的非核糖体肽合成途径进行概述;其次,重点介绍与环脂肽合成相关的调控因子;再次,从底盘细胞的选择、基因编辑工具的开发、合成路径的优化及发酵过程的优化等四个方面对合成生物学指导下环脂肽的相关研究进展进行总结;最后,讨论环脂肽合成中可能存在的挑战,并就未来研究趋势进行展望,以期为高效环脂肽细胞工厂的开发提供参考。

表面活性素——一种不易形成耐药性的新型生物拮抗剂

表面活性素(Surfactin)是一种同时具备亲水性与亲油性的环状脂肽类物质,主要由芽孢杆菌通过非核糖体多肽合成途径(NRPS)产生。表面活性素可直接作用于脂质膜这一共性结构,形成细胞膜穿孔,引发细胞内容物流出并导致细胞死亡,是一种高效、低毒、环境友好、不易形成耐药性的新型生物拮抗剂。针对表面活性素的分子结构及生物拮抗活性进行完整阐述,为表面活性素的应用开发提供参考。