在长期共同进化中|肠道菌群暗藏“江湖”，核糖体肽巧扮“杀器”( 二 ) 在长期共同进化中

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图2III型羊毛硫肽amylopeptins的结构及其鉴定
携带刀剑时必须入鞘，否则难免误伤自己，而前导肽就是羊毛硫肽的“刀鞘” 。因此，前导肽移除是激活羊毛硫肽功能的重要步骤，但在III型羊毛硫肽生物合成过程相关研究十分有限。本研究中，研究人员发现重组AmyP可以特异性切割簇中编码的修饰后前体肽，并且结合点突变底物、同源底物实验鉴定了特异性识别位点。基于序列相似性网络、基因组挖掘等生信分析，研究人员发现这一机制在其他III型羊毛硫肽基因簇中广泛存在，并通过实验验证了AmyP类似蛋白酶的活性。这是S8家族丝氨酸肽酶参与III型羊毛硫肽前导肽特异性移除过程的首次报道。换句话说，研究者发现了这门武功中一种新的拔刀招式。
总结而言， amylopeptins生物合成途径可以分为两步，首先，核糖体编码产生的前体肽经由AmyKC催化的脱水及环化后；之后，修饰后前体多肽由S8家族的丝氨酸肽酶特异性切割，并释放终产物。如图3所示。

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图3amylopeptins的生物合成示意图
最后，研究人员对产物之一amylopeptin(I)进行生物活性表征，共测试了19株不同种属的大鼠肠道菌。抑菌实验表明， amylopeptin(I)仅对Bacillusmegaterium显示出明显活性，可被认为是一种窄谱羊毛硫肽抗生素；而AmyP参与的前导肽移除对抑菌活性激活非常关键(图4) 。有趣的是， Severinov课题组最近也表征了一个来自于Bacillus、具有额外N端二甲基化的III型羊毛硫肽andalusicinA ，也是对两株Bacillus具有较强抑菌活性，提示微生物利用III型羊毛硫肽进行生态位竞争的现象在自然界中可能广泛存在。

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图4amylopeptin(I)的生物活性研究
该研究成果发现了蛋白酶参与的新颖III型羊毛硫肽合成机制，以及肠道特殊生境中展现的窄谱抗生素活性，为天然产物研究领域提供了重要借鉴意义。该研究将结合深圳合成生物研究重大科技基础设施中的自动化研究平台，从动物和人类肠道菌群中规模化挖掘和研究活性天然产物，理解其在人类健康和疾病中的作用机制，有望发现新的治疗靶点和药物。
12月10日，中国科学院深圳先进技术研究院司同课题组和南京大学化学化工学院的王欢课题组合作，在国际化学期刊AngewandteChemie中发表了题为BiosynthesisofGut-Microbiota-DerivedLantibioticsRevealsaSubgroupofS8FamilyProteasesforClassIIILeaderRemoval的文章。南京大学博士后章盈盈，合成所助理研究员洪志来、合成所博士后周亮（已出站）为论文共同第一作者，王欢教授和司同研究员为论文共同通讯作者。本工作首次报道了具有特异性识别位点的肽酶可以参与III型羊毛硫肽生物合成过程。

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文章链接：BiosynthesisofGut‐Microbiota‐DerivedLantibioticsRevealsaSubgroupofS8FamilyProteasesforClassIIILeaderRemoval-ZHANG--AngewandteChemieInternationalEdition-WileyOnlineLibrary
来源：中国科学院深圳先进技术研究院
来源：中科院之声