近日，本课题组在微生物次级代谢产物非核糖体肽的挖掘与生物合成领域取得重要进展，相关研究成果以“Biosynthesis and Engineering of the Nonribosomal Peptides with a C-terminal Putrescine”为题，在线发表于国际著名期刊 Nature Communications（2023, 14(1): 6619；中科院一区，影响因子16.6）。

非核糖体肽（Nonribosomal Peptides, NRPs）是一类由非核糖体肽合成酶（Nonribosomal Peptide Synthetase, NRPS）合成的结构和生物活性多样的天然产物。非核糖体肽的N末端经常含有脂酰基，是由起始缩合结构域（Cs）或脂肪酰基连接酶引入的，其对NRPs的生物活性和毒性具有重要影响。除了N末端含有不同脂酰基之外，非核糖体肽的C末端也有不同修饰。额外C末端基团包括氨基酸残基和末端多胺，如腐胺，亚精胺和胍丁胺等。腐胺（putrescine）广泛分布于生物体内，且可作为其他聚胺、表面活性剂、铁载体和农用化学品的前体，修饰后的腐胺可用于代谢调节和分解代谢或加入特殊的代谢物。然而目前关于非核糖体肽中C末端腐胺基团的生物合成机制仍然是不够清晰。该论文利用基因组挖掘策略从伯克氏菌中发现了一类新型非核糖体肽glidonins，其衍生物的N末端具有不同的修饰，但是C末端都含有一致的腐胺基团。该研究采用体内基因敲除、点突变与大量的体外酶学试验等相结合的策略，阐明了glidonin的生物合成途径。尤其阐明了C末端腐胺基团的装载机制，腐胺基团是由终止模块的缩合结构域识别并将其装载到肽链上同时释放获得最终的glidonin产物。进而通过多结构域替换策略实现了在其它非核糖体肽C末端引入腐胺基团，获得了活性提高的新型衍生物。该研究加深了对非核糖体肽结构和功能多样性的认识。通过引入C末端腐胺，可改善NRPs生物活性。含有C末端腐胺非核糖体肽的结构表征、生物合成机制和工程化改造进一步丰富了非核糖体肽的组合生物合成平台，是本课题组在微生物次级代谢产物研究方向的又一重要突破。

该论文由山东大学、中科院深圳先进技术研究院等单位的相关学者合作完成。微生物技术国家重点实验室博士后陈汉娜（现为临沂大学讲师），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（原课题组博士毕业生）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。张友明教授和涂强副研究员也对课题有重要贡献。该论文由山东大学、中科院深圳先进技术研究院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和中央高校青年团队等项目的资助。微生物技术国家重点实验室生命科学共性研究技术平台为本工作提供了重要技术支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42387-z