華人團隊首次曝光真菌NRPSs工作機理

來自猶他州立大學的華人研究團隊，首次報道了「真菌非核糖體肽合成酶」生產白僵菌素時的工作機理，為進一步改造真菌生產生物活性化合物提供了具體的依據。

真菌和細菌的某些代謝產物具有抗癌、抗菌、殺蟲、除草、抗膽固醇等功效。許多天然藥用化合物，例如青黴素、白僵菌素、萬古黴素被統稱為「非核糖體肽（nonribosomal peptides）」，它們都是靠一組名叫「非核糖體肽合成酶（nonribosomal peptide synthetases，NRPSs）」的酶類生成。

細菌的NRPSs已經被了解的十分清楚了，但是真菌的這些功能性的天然化合物的合成機理還是一個謎。直到最近猶他州立大學的華人生物工程師團隊才曝光了真菌天然化合物的合成途徑。

Jixun Zhan博士是猶他州立大學生物工程系教授，致力於細菌和真菌天然化合的催化研究。他和他的研究團隊利用微生物工程手段，已經複製了許多活性化合物。最近，該團隊又成功生物合成了白僵菌素（beauvericin）和類白僵菌素（bassianolide），這種來自真菌球孢白僵菌（Beauveria bassiana）的天然化合物有著抗癌、抗蟲等作用。

而這篇報道在《Nature Communications》期刊的文章則首次闡明了細菌和真菌迭代NRPS的差異機理。博後研究員Dayu Yu、Shuwei Zhang，博士研究生Fuchao Xu，以及實驗室負責人Jixun Zhan博士是本文的共同作者。

「在本篇文章中，我們的目標是了解真菌迭代NRPSs如何精確和重複地使用它們的催化單元來生產不同的化合物，」Zhan博士說。「我們重點了解了白僵菌素和類白僵菌素的合成，試圖了解它們的裝配機理，以及NRPSs控制分子長度等因素的既定程序。」

NRPSs是模塊化的酶，在它內部包含了一系列的小單元，我們稱它們為催化結構域。Zhan博士的課題組在球孢白僵菌內挑選了兩個能生產白僵菌素的NRPSs進行研究。研究人員成功地將一個大酶切割成了具有各種功能的小片段，將它們重組入酵母，分別觀察其活性。通過酶的分離、結構域交換、定點突變、體外酶促反應等一組驗證實驗，該研究小組最終發現了真菌NRPSs在進行化合物合成時的鏈延伸和長度控制機制。

原文標題

Decoding and reprogramming fungal iterative nonribosomal peptide synthetases

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