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Appl Microbiol Biotechnol: 首次揭示放线菌赖氨酸乙酰化修饰谱

华东理工大学叶邦策实验室与杭州景杰生物科技有限公司的研究人员在《Appl Microbiol Biotechnol》上发表了在放线菌蛋白质翻译后修饰方面的最新研究进展,首次发布了放线菌赖氨酸乙酰化修饰谱图。

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赖氨酸乙酰化是已知普遍存在于细菌中调控核心酶活性的一种动态、可逆的翻译后修饰,在细菌的转录、翻译和代谢中起到重要的作用。目前已在大肠杆菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌、嗜热地芽孢杆菌、欧文氏菌和嗜热细菌等多种微生物中存在乙酰化蛋白质组分析,结果表明赖氨酸乙酰化广泛存在于细菌蛋白中,并且参与蛋白合成、新陈代谢、应激反应和脱毒代谢。然而至今未有任何关于用于治疗所需的抗生素制造者--放线菌的乙酰化组数据。


研究人员利用基于高分辨率质谱的蛋白质组学方法首次分析糖多孢红霉菌(红霉素的生产者)中的乙酰化组。首先采用乙酰化泛抗体(PTM Biolab, Inc.)对乙酰化修饰肽段进行免疫亲和富集,然后利用液相色谱串联质谱分析,共鉴定到664个赖氨酸乙酰化位点,分别位于363个蛋白上。这些乙酰化的蛋白参与多种生物学过程,如蛋白质合成、糖酵解或糖异生、柠檬酸(TCA)循环、脂肪酸代谢、次级代谢和红霉素合成的代谢途径。


研究人员接下来根据GO和KEGG pathways对得到的乙酰化组数据进行不同的细胞功能分析,发现在乙酰化位点周围存在4种模式序列,KACH, KACXXXXK ,KACXXXXR,KACY。这些结果表明了乙酰化广泛的存在于放线菌中,扩展了我们对于细菌乙酰化蛋白质组的已有知识,同时也提供了乙酰化在初级和次级代谢中的调控功能的线索。


研究人员在糖多孢红霉菌中鉴定到2种与次级代谢直接相关的发生乙酰化修饰的酶,(1) TDP-4-酮-6-脱氧己糖 2,3-还原酶,该酶与红霉素的生物合成有关;(2) 非核糖体肽段合成酶,与含铁细胞的生物合成相关。这两种酶的发现表明了乙酰化修饰对于放线菌中的抗生素的合成具有直接调控作用。


放线菌常被基因改造用来过量生产抗生素,此类菌株的改造通常会增加特异性调节蛋白和/或过表达核心酶在前体途径及生物合成途径中的活性。然而这些基因工程菌株并未充分利用那些赖氨酸可逆酰化的整体调控机制。因此,对于参与次级代谢酶的赖氨酸酰化修饰更透彻的研究与优化能够为高效的生产工业菌株提供一种新途径。


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