中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張長(zhǎng)生團(tuán)隊(duì)，在脂肽糖苷類(lèi)抗生素Totopotensamides（TPMs）研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)研究近日發(fā)表在《ACS化學(xué)生物學(xué)》上。
　　脂肽類(lèi)天然產(chǎn)物是由非核糖體肽和聚酮雜合途徑合成的一類(lèi)抗生素，結(jié)構(gòu)中既含有親水性氨基酸單元，又含有疏水性脂肪鏈，表現(xiàn)出抗菌、抗腫瘤和抗病毒等多種生物活性。脂肽類(lèi)化合物具有良好的成藥性、發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。
　　TPM A是從源自南海深海沉積物樣品的鏈霉菌Streptomyces pactum SCSIO 02999中分離獲得的一個(gè)脂肽糖苷類(lèi)化合物，其結(jié)構(gòu)中包括6個(gè)氨基酸（其中兩個(gè)為非天然氨基酸）和一個(gè)含糖基化修飾的獨(dú)特17碳脂肪鏈。
　　前期研究中，研究人員通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控策略在深海鏈霉菌SCSIO 02999中原位激活了TPM A的生物合成基因簇，通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控策略，敲除兩個(gè)負(fù)調(diào)控基因（totR3/totR5）和超表達(dá)一個(gè)正調(diào)控基因（totR1），在所獲得的工程菌中，實(shí)現(xiàn)了主產(chǎn)物TPM A的產(chǎn)量提高和一個(gè)磺酸化的新產(chǎn)物TPM C的分離鑒定；在糖基轉(zhuǎn)移酶編碼基因TotG的基因敲除突變株中獲得了苷元TPM B，證明了TotG負(fù)責(zé)在脂肪鏈上添加糖基。
　　后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，原位激活的TPM A高產(chǎn)工程菌在傳代發(fā)酵過(guò)程中不穩(wěn)定，極易退化，不利于進(jìn)行TPM A生物合成研究。研究人員采用細(xì)菌人工染色體載體克隆表達(dá)策略，將TPM A基因簇在模式菌株S. lividans TK64中進(jìn)行了異源表達(dá)，并通過(guò)調(diào)控基因工程和發(fā)酵條件優(yōu)化，使TPM A的產(chǎn)量提高了約6倍，而且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定傳代。TPM A中含有一個(gè)非天然氨基酸（ClMeDPG），據(jù)推測(cè)來(lái)源于前體（DPG）。DPG是一類(lèi)非常重要的非天然氨基酸，是多種具有重要活性的糖肽類(lèi)抗生素的結(jié)構(gòu)單元。
　　研究人員通過(guò)DPG生物合成基因totC1—totC4的異源表達(dá)和氨基轉(zhuǎn)移酶TotC4的體外生化實(shí)驗(yàn)，闡明了DPG的合成途徑并確定了其絕對(duì)構(gòu)型為S型；此外通過(guò)基因敲除實(shí)驗(yàn)證明ClMeDPG生物合成中兩個(gè)后修飾酶基因（鹵化酶基因和甲基轉(zhuǎn)移酶基因）的功能，并通過(guò)中間體的水解進(jìn)一步確定了TPMs中DPG結(jié)構(gòu)單元的絕對(duì)構(gòu)型為S型，從而采用多重手段從多個(gè)角度糾正了文獻(xiàn)報(bào)道中的R構(gòu)型。但鹵化酶基因和甲基轉(zhuǎn)移酶基因?qū)λ鶞y(cè)試的小分子底物沒(méi)有催化活性。進(jìn)化樹(shù)分析表明，鹵化酶基因和甲基轉(zhuǎn)移酶基因可能是在非核糖體肽組裝線上對(duì)底物行使在線修飾功能。
　　據(jù)悉，該研究為脂肽類(lèi)天然產(chǎn)物TPM A的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)，為復(fù)雜天然產(chǎn)物絕對(duì)構(gòu)型的確定提供了新方法和依據(jù)。
　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acschembio.9b00997
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2020-05-18 第3版 醫(yī)藥健康)