非核糖體肽是最主要的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，是由一類稱為非核糖體肽合成酶（NRPS）組裝合成的結(jié)構(gòu)和生物活性多樣的多肽類化合物，比如抗生素青霉素、萬(wàn)古霉素、達(dá)托霉素和多粘菌素等。非核糖體肽在N末端或C末端通常有多種額外末端基團(tuán)修飾，然而關(guān)于C末端基團(tuán)的引入機(jī)制仍然不清晰。山東大學(xué)卞小瑩教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)生物信息學(xué)分析、體內(nèi)基因敲除和體外酶學(xué)相結(jié)合的策略，闡釋了伯克氏菌中非核糖體肽chitinimide的生物合成途徑，并鑒定了非核糖體肽合成酶（NRPS）中的一類特殊硫酯酶（TE）結(jié)構(gòu)域，用于C末端多種不同基團(tuán)的引入。
Chitinimides是通過(guò)異源表達(dá)幾丁質(zhì)單胞菌中的隱性基因簇基因簇chm獲得的，該基因簇與放線菌中的rimosamides/detoxins家族基因簇高度同源，含有保守的的核心非核糖體肽合成酶（NRPS）基因 （chmC）、NRPS/PKS（聚酮合酶）雜合基因（chmD）和tauD-like基因（chmJ）。此外，化合物chitinimides和rimosamides/detoxins都含有保守的X part，其中部分化合物的X part帶有氧?；揎棥Ｔ撗芯渴状侮U述了X part及其氧?；揎椷^(guò)程，保守的ChmD催化合成并釋放成游離狀態(tài)（9），ChmH和ChmJ共同負(fù)責(zé)吡咯環(huán)的羥基化（10），ChmI和ChmK催化進(jìn)一步的氧乙酰化（11），從而闡述了chitinimide的生物合成途徑。 非核糖體肽合成酶（NRPS）末端的硫酯酶（TE）結(jié)構(gòu)域需要親核試劑攻擊硫酯化殘基來(lái)完成產(chǎn)物釋放。ChmC-TE不僅可以識(shí)別X part（9或11）的羥基作為親核基團(tuán)，也可以識(shí)別簡(jiǎn)單的甲醇或水分子發(fā)生分子間酯交換反應(yīng)生成末端結(jié)構(gòu)不同的chitinimide衍生物。通過(guò)體外和體內(nèi)的點(diǎn)突變體證明了ChmC-TE蓋子區(qū)域保守的Y1271和R1275與X part中保守的羧基結(jié)構(gòu)存在相互作用，而且這兩個(gè)活性位點(diǎn)組成的YNHNR基序僅存在于此類TE中用于 X part的識(shí)別和酯交換，而不存在于其他TE中，暗示這是一類特殊的硫酯酶（TE）結(jié)構(gòu)域。此外，ChmC-TE口袋具有相對(duì)較寬的底物耐受性，可以很好地識(shí)別具有不同碳鏈長(zhǎng)度的醇，在C末端引入不同基團(tuán)，產(chǎn)生多種chitinimide類似物。 該研究解析了非核糖體肽C末端基團(tuán)引入的新機(jī)制，該類特殊TE結(jié)構(gòu)域的鑒定拓展了NRPS中TE結(jié)構(gòu)域的類型，將能更精確地預(yù)測(cè)能夠產(chǎn)生chitinimide/rimosamides/detoxins家族的非核糖體肽合成酶基因簇，而且有助于通過(guò)組合生物合成策略產(chǎn)生更多到末端修飾的非核糖體肽類化合物用于藥物開(kāi)發(fā)。 論文信息 Biosynthesis of Nonribosomal Peptides Chitinimides Reveal a Special Type of Thioesterase Domains Weijing Niu, Jiaqi Liu, Yuwei Duan, Lin Zhong, Linlin Pang, Guannan Zhong, Youming Zhang, Xiaoying Bian Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202402763
