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在長期共同進化中|腸道菌群暗藏“江湖”，核糖體肽巧扮“殺器”( 二 )

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在長期共同進化中|腸道菌群暗藏“江湖”，核糖體肽巧扮“殺器”
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圖2III型羊毛硫肽amylopeptins的結構及其鑒定
攜帶刀劍時必須入鞘 ， 否則難免誤傷自己 ， 而前導肽就是羊毛硫肽的“刀鞘” 。 因此 ， 前導肽移除是激活羊毛硫肽功能的重要步驟 ， 但在III型羊毛硫肽生物合成過程相關研究十分有限 。 本研究中 ， 研究人員發現重組AmyP可以特異性切割簇中編碼的修飾后前體肽 ， 并且結合點突變底物、同源底物實驗鑒定了特異性識別位點 。 基于序列相似性網絡、基因組挖掘等生信分析 ， 研究人員發現這一機制在其他III型羊毛硫肽基因簇中廣泛存在 ， 并通過實驗驗證了AmyP類似蛋白酶的活性 。 這是S8家族絲氨酸肽酶參與III型羊毛硫肽前導肽特異性移除過程的首次報道 。 換句話說 ， 研究者發現了這門武功中一種新的拔刀招式 。
總結而言 ， amylopeptins生物合成途徑可以分為兩步 ， 首先 ， 核糖體編碼產生的前體肽經由AmyKC催化的脫水及環化后；之后 ， 修飾后前體多肽由S8家族的絲氨酸肽酶特異性切割 ， 并釋放終產物 。 如圖3所示 。

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圖3amylopeptins的生物合成示意圖
最后 ， 研究人員對產物之一amylopeptin(I)進行生物活性表征 ， 共測試了19株不同種屬的大鼠腸道菌 。 抑菌實驗表明 ， amylopeptin(I)僅對Bacillusmegaterium顯示出明顯活性 ， 可被認為是一種窄譜羊毛硫肽抗生素；而AmyP參與的前導肽移除對抑菌活性激活非常關鍵(圖4) 。 有趣的是 ， Severinov課題組最近也表征了一個來自于Bacillus、具有額外N端二甲基化的III型羊毛硫肽andalusicinA ， 也是對兩株Bacillus具有較強抑菌活性 ， 提示微生物利用III型羊毛硫肽進行生態位競爭的現象在自然界中可能廣泛存在 。

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圖4amylopeptin(I)的生物活性研究
該研究成果發現了蛋白酶參與的新穎III型羊毛硫肽合成機制 ， 以及腸道特殊生境中展現的窄譜抗生素活性 ， 為天然產物研究領域提供了重要借鑒意義 。 該研究將結合深圳合成生物研究重大科技基礎設施中的自動化研究平臺 ， 從動物和人類腸道菌群中規?；诰蚝脱芯炕钚蕴烊划a物 ， 理解其在人類健康和疾病中的作用機制 ， 有望發現新的治療靶點和藥物 。
12月10日 ， 中國科學院深圳先進技術研究院司同課題組和南京大學化學化工學院的王歡課題組合作 ， 在國際化學期刊AngewandteChemie中發表了題為BiosynthesisofGut-Microbiota-DerivedLantibioticsRevealsaSubgroupofS8FamilyProteasesforClassIIILeaderRemoval的文章 。 南京大學博士后章盈盈 ， 合成所助理研究員洪志來、合成所博士后周亮（已出站）為論文共同第一作者 ， 王歡教授和司同研究員為論文共同通訊作者 。 本工作首次報道了具有特異性識別位點的肽酶可以參與III型羊毛硫肽生物合成過程 。

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文章鏈接：BiosynthesisofGut‐Microbiota‐DerivedLantibioticsRevealsaSubgroupofS8FamilyProteasesforClassIIILeaderRemoval-ZHANG--AngewandteChemieInternationalEdition-WileyOnlineLibrary
來源：中國科學院深圳先進技術研究院
來源：中科院之聲