Nyligen, TANG Gonglis grupp från Shanghai Institute of Organic Chemistry och University of Chinese Academy of Sciences rapporterade den biosyntetiska vägen för mechercharmycin A (MCM-A), en marin naturprodukt som tillhör en familj av polyazolcyklopeptider med anmärkningsvärda bioaktiviteter och unika strukturer.

Studien publicerades i Cellkemisk biologi den 1 sept.

Genom bioinformatikanalys och strukturanalys av MCM-A, forskarna antog att föreningen är en naturlig produkt av ribosomalt syntetiserade och post-translationellt modifierade peptider (RiPPs).

De sekvenserade genomet från MCM-producenten, Thermoactinomyces sp. YM3-251, sökte genom data med den förutsagda kärnsekvensen (FIVSSSCS), och identifierade en kandidat biosyntetisk genkluster BGC (mcm) innehållande den möjliga prekursorgenen mcmA och en dehydratasgen mcmL.

Eftersom den ursprungliga producerande stammen Thermoactinomyces sp. YM3-251 är svår att genetiskt manipulera, forskarna gjorde det presumtiva BGC (mcmA-mcmL) heterologt uttryckt i Bacillus subtilis 168 för att undersöka biosyntesvägen.

Efter aktivering av BGC genom att lägga till en stark promotor pLaps, de upptäckte målprodukten MCM-A i fermenteringsprodukterna. Baserat på detta heterologa uttryckssystem, två MCM-A-analoger (17 och 18) med jämförbar antitumöraktivitet genererades genom att konstruera den biosyntetiska vägen.

På grund av nedbrytningen av prekursorpeptiderna i den heterologa uttrycksvärden, varje knockout-mutantstam (inaktivering av genen mcmA-mcmL) gav inte mer information om intermediärer eller modifiering av prekursorpeptid. Forskarna genomförde kombinatorisk samproduktion av prekursorpeptiden med olika modifierande enzymer i Escherichia coli, vilket ledde till identifieringen av en annan tidpunkt för ändringar, visar att ett tRNA ^Glu -beroende mycket regioselektiv dehydrering är det första modifieringssteget, följt av polyazolbildning genom heterocyklisering och dehydrering i en N- till C-terminal riktning.