顆粒在線訊：核糖體肽是自然界通過(guò)翻譯后修飾化學(xué)創(chuàng)造的一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、活性優(yōu)良的肽類天然產(chǎn)物。許多有廣泛應(yīng)用的抗生素，如乳酸鏈球菌素和硫鏈絲菌素，均通過(guò)翻譯后修飾化學(xué)從20種天然氨基酸構(gòu)成的簡(jiǎn)單多肽轉(zhuǎn)化而來(lái)。中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所劉文課題組長(zhǎng)期從事富硫細(xì)菌環(huán)肽的翻譯后修飾化學(xué)研究，剖析了相關(guān)肽的主鏈骨架修飾、氮雜核心環(huán)的形成以及非天然氨基酸的引入等酶促反應(yīng)過(guò)程（J. Am.Chem.Soc.2020, 142,8454-8463；J.Am.Chem.Soc.2021,143,13790-13797；Cell Chem.Biol. 2021,28, 675-685；J.Am.Chem.Soc.2022,144,4431-4438）。 

　　賽普霉素是鏈霉菌產(chǎn)生的一類核糖體肽，具有顯著抑制藤黃微球菌和小鼠白血病細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。人們對(duì)該類核糖體肽的翻譯后修飾過(guò)程知之甚少。基于前期工作基礎(chǔ)，劉文課題組對(duì)該分子的骨架形成機(jī)制展開(kāi)研究。研究修正了賽普霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)：除了已知的脫氫丁胺酸殘基外，該分子還含未被發(fā)現(xiàn)的11個(gè)D型氨基酸殘基，表明賽普霉素是一種長(zhǎng)期以來(lái)被低估了的高度修飾核糖體肽。研究發(fā)現(xiàn)，僅由兩個(gè)膜蛋白的共同作用，便能催化肽鏈上的4個(gè)蘇氨酸脫水、1個(gè)半胱氨酸脫硫和11個(gè)氨基酸（3個(gè)丙氨酸、2個(gè)纈氨酸、2個(gè)天冬酰胺、2個(gè)異亮氨酸、2個(gè)脯氨酸）發(fā)生差向異構(gòu)化反應(yīng)。 

　　研究證明，上述三種后修飾反應(yīng)在化學(xué)機(jī)制上是一致的。脫水反應(yīng)、脫硫反應(yīng)和差向異構(gòu)化反應(yīng)可以互換，例如，將D型氨基酸位點(diǎn)突變蘇氨酸，后修飾過(guò)程中該位點(diǎn)發(fā)生了脫水反應(yīng)；將蘇氨酸位點(diǎn)突變?yōu)榘腚装彼釀t發(fā)生了脫硫反應(yīng)。研究通過(guò)同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，證明差向異構(gòu)化反應(yīng)只斷裂Ca-H鍵，從而支持上述反應(yīng)經(jīng)歷相同的Ca烯醇化過(guò)程。盡管自然界存在多種脫水酶、消旋酶和脫硫酶，但未發(fā)現(xiàn)在多肽水平上由相同化學(xué)機(jī)制串聯(lián)起三種反應(yīng)的酶促機(jī)制。該工作為這種高普適性、高底物泛雜性的氨基酸殘基翻譯后修飾化學(xué)提供了有力證據(jù)，并為解析該后修飾過(guò)程的分子機(jī)制奠定了良好基礎(chǔ)。研究通過(guò)前體肽的工程化改造，獲得了30余種賽普霉素類似物，這有助于探究賽普霉素的構(gòu)效關(guān)系以及通過(guò)合成生物學(xué)方法獲得更高產(chǎn)量和更高活性的賽普霉素變體。 

　　近期，相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上（DOI：10.1021/jacs.3c01730）。研究工作得到科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。 

林那羅定肽生物合成中的脫水、脫硫和異構(gòu)化反應(yīng)