介绍一篇发表在JACS上的文章“Cellulonodin‑2 and Lihuanodin: Lasso Peptides with an Aspartimide Post-Translational Modification”。文章的通讯作者是来自普林斯顿大学的A. James Link教授，他主要关注生物工程方面的研究。
套索肽是由核糖体合成和翻译后修饰的肽（RiPP）。套索肽N端的核心肽与侧链上的天冬氨酸和谷氨酸依靠异肽键形成一个7-9个氨基酸的环，之后C端6-25个氨基酸的肽会穿过这个环形成套索的结构。套索肽都对应着合成的基因簇（BGC），按照顺序分为A，B1，B2和C四个部分。除了这四个最为基础的组成成分，合成套索肽的基因簇还会存在一些添加翻译后修饰的基因。本篇文章就在放线菌和厚壁菌中两个合成套索肽的基因簇中发现了编码新的翻译后修饰的基因。
利用之前该课题组开发的以前体为中心的基因组挖掘算法，作者成功定位到了两个套索肽的基因簇，一个编码cellulonodin-2，一个编码lihuanodin。文章发现除了基本的A-C-B1-B2基因簇的结构外还存在一个基因，这个基因在BLAST之后发现与蛋白质 L-异链烷烃O-甲基转移酶（PIMT）高度同源。在cellulonodin-2基因簇中这一基因在基本基因簇之后，而在lihuanodin基因簇中这一基因在基本基因簇之前。接着文章就在E coli BL21中尝试对这两种套索肽进行了异源的表达。在对表达出的套索肽质量的检测中发现有一定的质量减少。文章根据这个质量位移猜测天冬氨酸残基与肽键形成了琥珀酰亚胺的结构。
为了验证这一猜测，文章向异源合成的两种套索肽中加入肼。肼可以特异性地与琥珀酰亚胺反应产生+32 Da的位移。作者在质谱上也观察到了这种位移。文章接着将纯化的两个套索肽在室温下放置22h以上，观察在这一过程中质量的变化。结果显示除了cellulonodin-2有很少的氧化形式出现外两个套索肽都表现的十分稳定。在70℃加热了6h后两个套索肽依然十分稳定。这证实了琥珀酰亚胺具有非常稳定的结构。接着文章根据琥珀酰亚胺的结果将两个套索肽加入偏碱性的环境中，和预测一样套索肽出现了水解的现象。这些结果都证实了这两个套索肽中存在琥珀酰亚胺的结构。
最后，文章对这类套索肽的序列特异性和C端结构进行了一定的分析。结果显示，一些特定位点的氨基酸对于套索肽琥珀酰亚胺的形成是有一定的辅助作用的。C端的序列也对整个套索肽的形成十分重要，它主要可以帮助识别套索中的DTAD motif。总而言之，文章在放线菌和厚壁菌中发下两种套索肽存在琥珀酰亚胺的结构，这一结构是合成基因簇中与PIMT酶基因高度同源的基因催化的。同时，这类套索肽序列上的一些氨基酸和C端的氨基酸序列对套索肽的形成具有重要的辅助作用。
本文作者：LZH
责任编辑：LDY
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c05017
原文引用：DOI：10.1021/jacs.1c05017
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