【《羊毛硫肽生物合成概述》1100字】

羊毛硫肽生物合成概述1.1核糖体天然产物随着基因测序及生物信息学技术的发展和创新，科学家发现了越来越多的核糖体肽类天然产物（Ribosomallysynthesizedandposttranslationallymodifiedpeptides,RiPPs）。RiPPs是一类由核糖体合成，经翻译后修饰得到的天然产物。相比于其他天然产物，RiPPs利于进行异源表达研究，因为其生物合成基因簇比其他天然产物更短；RiPPs在结构上具有较高的可进化性，因为基因序列对应化合物的结构，可以通过改变前体肽基因序列的方式改变化合物的结构。RiPPs的通用合成途径如下所示（图1.2），核糖体先合成一段包含20-110个氨基酸的前体肽（Precursorpeptide）。前体肽由N端的前导肽（Leaderpeptide）和C端的核心肽（Corepeptide）组成，核心肽被后修饰酶催化修饰，前导肽随后被水解，形成具有生物活性的RiPPs[[]DongShi-Hui,LiuAndi,MahantaNilkamal,MitchellDouglasA,NairSatishK.MechanisticBasisforRibosomalPeptideBackboneModifications[J].ACScentralscience,2019,5(5):842-851.[]DongShi-Hui,LiuAndi,MahantaNilkamal,MitchellDouglasA,NairSatishK.MechanisticBasisforRibosomalPeptideBackboneModifications[J].ACScentralscience,2019,5(5):842-851.图1.2Ripps通用合成途径1.2羊毛硫肽羊毛硫肽（lanthipeptide）是翻译后修饰多肽RiPPs家族中研究较多的天然产物之一。羊毛硫肽类化合物中，有极具特征性的羊毛硫氨酸（lanthionine）和甲基羊毛硫氨酸（3-methyllanthionine）。其特征性硫醚键是由丝氨酸或苏氨酸脱水形成脱水氨基酸，与半胱氨酸的巯基发生Michael加成形成的（图1.3）。第一个被报道的羊毛硫肽是乳链菌肽[[]GrossE,MorellJL.Structureofnisin[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,1971,93(18):4634-4635.[]GrossE,MorellJL.Structureofnisin[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,1971,93(18):4634-4635.[]RogersLA.THEINHIBITINGEFFECTOFSTREPTOCOCCUSLACTISONLACTOBACILLUSBULGARICUS[J].Journalofbacteriology,1928,16(5):321-325.图1.3羊毛硫氨酸（Lan）和甲基羊毛硫氨酸（MeLan）的合成图1.4Nisin的化学结构目前，根据羊毛硫氨酸（lanthionine）和甲基羊毛硫氨酸（3-methyllanthionine）的生物合成酶，将羊毛硫肽分为四类[[]KnerrPJ,VanD.Discovery,biosynthesis,andengineeringoflantipeptides[J].AnnualReviewofBiochemistry,2012,81(1):479.][]KnerrPJ,VanD.Discovery,biosynthesis,andengineeringoflantipeptides[J].AnnualReviewofBiochemistry,2012,81(1):479.图1.5四类羊毛硫肽合成酶第I类羊毛硫肽合成酶由两种独立的酶（脱水酶LanB和环化酶LanC）组成，二者分别行使脱水和环化的作用，含有保守的锌离子结合位点[[]JVelásquez,ZhangX,[]JVelásquez,ZhangX,Wilfred

A.van

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Donk.BiosynthesisoftheAntimicrobialPeptideEpilancin15XandItsN-TerminalLactate[J].Chemistry&Biology,2011,18(7):857-867.第II类羊毛硫肽合成酶的脱水和环化是通过双功能酶LanM进行的。LanM包含两个结构域：一个N端脱水结构域，它与LanB无同源性；一个C端环化结构域，其序列与LanC具有25%的相似性，含有保守的锌离子结合位点[[]LiB,VanD.IdentificationofessentialcatalyticresiduesofthecyclaseNisCinvolvedinthebiosynthesisofnisin[J].JournalofBiologicalChemistry,2007,282(29):21169[]LiB,VanD.IdentificationofessentialcatalyticresiduesofthecyclaseNisCinvolvedinthebiosynthesisofnisin[J].JournalofBiologicalChemistry,2007,282(29):21169-21175.2004年，从大肠链霉菌(Streptomycescoelicolor)中提取的morphogeneticpeptideSapB与当时已知的其他肽不同[[]KoDaNiS,HudsonM,DurrantM,etal.TheSapBmorphogenisalantibiotic-likepeptidederivedfromtheproductofthedevelopmentalgeneramSinStreptomycescoelicolor[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2004,101(31):11448-11453.]，这种肽没有显示出抗生素活性，而是促进了参与链霉菌产孢的营养菌丝的生长。对SapB的生物合成基因簇的分析，发现了一个假定的修饰酶RamC，该酶包含一个类似于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的N端结构域和一个与LanM环化酶结构域具有有限同源性的C端结构域，但不含保守的锌离子结合位点。因为这类羊毛硫肽生物合成酶与I/II类羊毛硫肽生物合成酶的差异性，将其归类为第III类羊毛硫肽生物合成酶[[]WilleyJM,VanD.Lantibiotics:peptidesofdiversestructureandfunction[J].Annu.rev.microbiol,2007,61(1):477-501.]。直到2010年从放线菌Actinomaduranamibi-ensis发现labyrinthopeptins[[[]KoDaNiS,HudsonM,DurrantM,etal.TheSapBmorphogenisalantibiotic-likepeptidederivedfromtheproductofthedevelopmentalgeneramSinStreptomycescoelicolor[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2004,101(31):11448-11453.[]WilleyJM,VanD.Lantibiotics:peptidesofdiversestructureandfunction[J].Annu.rev.microbiol,2007,61(1):477-501.[]MeindlK,SchmiedererT,SchneiderK,etal.Labyrinthopeptins:anewclassofcarbacycliclantibiotics[J].AngewChemIntEdEngl,2010,49(6):1151-1154.[]WangH,VanD.BiosynthesisoftheclassIIIlantipeptidecatenulipeptin[J].AcsChemicalBiology,2012,7(9):1529-1535.第IV类羊毛硫肽合成酶有一个N端裂解酶结构域，一个中心激酶结构域，一个类似于LanC的C端环化酶结构域以及保守的锌离子结合位点[[]GotoYuki,OkesliAyşe,vanderDonkWilfredA.MechanisticstudiesofSer/ThrdehydrationcatalyzedbyamemberoftheLanLlanthioninesynthetasefamily[J].Biochem