《Science | 进化引导的反式酰基转移酶聚酮合成酶工程》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-28
  • 2024年3月21日,苏黎世联邦理工学院的研究人员在Science上发表了题为Evolution-guided engineering of trans-acyltransferase polyketide synthases的文章。

    细菌多模块聚酮合成酶(pks)是一种巨大的酶,可以产生广泛的治疗上重要但合成上具有挑战性的天然产物。通过改造这些酶,可以实现聚酮结构的多样化。然而,尽管教科书式顺酰基转移酶(cis-AT) PKSs取得了成功,但定制如此大型的装配线仍然具有挑战性。与教科书上的PKSs不同,trans-AT PKSs具有非凡的PKS模块多样性,并且通常演变成混合PKSs。

    在这项研究中,研究人员分析了氨基酸的共同进化,以确定产生功能性PKSs的共同模块位点。研究人员利用这个位点插入和删除了不同的PKS部分,并从不同的途径和两个细菌生产者中创建了22个工程trans-AT PKS。该工程方法的高成功率突出了更广泛的适用性,以产生复杂的设计聚酮。

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    • 结核分枝杆菌由一种不寻常的细胞膜组成,它由独特的脂类和聚糖控制,对亲水性药物具有渗透性屏障,是其生存和毒性的关键。磷脂酰肌醇甘露糖苷(PIMs)是一种糖脂,不仅是细胞膜的关键结构成分,而且是脂甘露聚糖(LM)和脂阿拉伯甘露聚糖(LAM)的前体糖脂,是与宿主-病原体相互作用有关的重要脂聚糖。研究人员重点研究PatA,一种膜相关酰基转移酶,它将棕榈酰基部分从棕榈酰辅酶A转移到甘露糖环的6位,该位置与PIM1/PIM2中肌醇的2位相连。研究人员验证了PatA在体内和体外对结核分枝杆菌的作用,构建了一个patA条件突变株,并证明patA在批培养中具有杀菌作用。这种表型与分枝杆菌内膜的重要结构成分Ac1PIM2水平显著降低有关。在巨噬细胞感染和小鼠感染模型中也证实了PatA对生存能力的要求,其中在PatA基因沉默后观察到存活细胞数显著减少。这让人想起PimA的行为,它是启动PIM途径的甘露糖基转移酶,也被发现是结核分枝杆菌在体内和体外生长所必需的。总之,实验数据强调了PIM生物合成途径的早期步骤对结核分枝杆菌生理学的重要性,并揭示了PatA是针对这一主要人类病原体的药物发现计划的新靶点。 结核病(TB)是单一传染源导致死亡的主要原因。结核分枝杆菌菌株中耐药性的出现,强调需要确定新的靶点和抗菌药物。分枝杆菌的细胞膜是导致这种耐药性的主要因素。研究人员重点研究了PIMs的生物合成、关键毒力因子和细胞膜的重要组成部分。具体来说,研究人员已经确定PatA,在结核分枝杆菌中是必需的。这些结果强调了PIM生物合成途径早期步骤对分枝杆菌生理学的重要性以及PatA作为潜在新药靶点的适用性。