近日，微生物技术国家重点实验室卞小莹教授和张友明教授团队在微生物次级代谢产物的挖掘与生物合成领域取得重要进展，相关研究成果以“biosynthesis of glidomides and elucidation of different mechanisms for formation of β-oh amino acid building blocks”为题，发表于国际著名期刊angewandte chemie international edition（2022, 61(35):e202203591；中科院一区，五年影响因子15.311），并被选为frontispiece（扉页论文）高亮推荐。微生物技术国家重点实验室博士后陈汉娜，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物研究所博士后钟林和微生物技术国家重点实验室周海波副研究员为共同第一作者，卞小莹教授和张友明教授为论文通讯作者，山东大学为第一完成单位和通讯作者单位。
非核糖体肽(nrps)是一类结构多样，生物活性广泛的微生物次级代谢天然产物，通常包含羟基化氨基酸等多种非天然氨基酸。羟基化氨基酸是由羟化酶催化形成的一类重要的手性模块化合物，但天冬氨酸羟化酶和组氨酸羟化酶的催化机制却一直成谜。本研究利用基因组挖掘从伯克氏菌中发现了一类新型非核糖体脂肽glidomides，包含两个羟基化氨基酸：羟基化天冬氨酸和羟基化组氨酸。通过生物信息学分析，体内原位敲除和大量的体外酶学相结合的策略，完整鉴定了glidomides的生物合成途径，尤其是阐明了两种羟基化氨基酸的不同生物合成机制，天冬氨酸羟化酶glmd单独可以催化形成羟基化天冬氨酸，而组氨酸羟化酶glmf则需要非核糖体肽合成酶中新颖的interface结构域（i domain）与其协同作用。进而确定了i结构域利用保守位点e54和d166招募羟化酶glmf，从而行使催化功能获得羟基化组氨酸。本研究首次阐明了新型i结构域在羟基化氨基酸形成中的功能和作用机制，加深了对非核糖体肽合成酶多样性的认识，而且为生物合成单一构型的β-羟基化氨基酸提供了新思路，有助于设计和改造非核糖体肽合成酶获得更多新型天然产物。
该论文由山东大学、中科院深圳先进技术研究院、湖南师范大学等单位的相关学者合作完成。该项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学杰出青年基金、山东大学青年交叉科学创新群体等项目的资助。山东大学生命环境研究公共技术平台为本工作提供了重要凯发k8国际娱乐官网入口的技术支持。
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