【Angew. Chem. Int. Ed.】後翻譯中精氨酸酶的作用為不同肽序列中非蛋白源性鳥氨酸殘基提供了核糖體途徑

2021-02-15 WeeChem微觀化

    核糖體合成和翻譯後修飾肽（RiPPs）是一類具有新型生物活性物質的天然產物，以及合成有用酶的主要來源。鳥氨酸是許多具有生物活性的非核糖體肽的組成部分，但很難將其整合到核糖體產物中。近期，蘇黎世聯邦理工學院的Jörn Piel課題組報導了一種藍細菌精氨酸酶OspR在抗病毒RiPPlandornamide A生物合成途徑中對鳥氨酸的組裝。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

 

體外生化實驗表明，OspR與前體OspA共表達後，OspR將OspA水解的產物與未經修飾的前體對照相比，其質量偏移量為84Da，相當於水解了兩個精氨酸單元。

 

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

 

    此外，與不同來源的精氨酸酶進行進化樹分析，表明OspR來源於一種推測的新RiPP家族，在所有已報導的天然產物生物合成基因簇中都沒有發現這類酶。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

 

一般來說，高底物耐受性的成熟酶能增加化學結構多樣性。為了測試OspR底物範圍，各種非RiPP來源的含有精氨酸的核心肽被融合到OspA先導蛋白上，並與OspR共表達進行測試。

 

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

 

    由於許多非核糖體抗生素含有D-胺基酸，接下來檢測rSAM異構酶OspD是否能識別類藥物核心序列和OspR，通過RiPP技術結合兩個不同的NRPS類型修飾。結果表明，這些酶為生物活性篩選而創造已知肽類藥物的類似物具有良好的應用前景。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

參考文獻：Posttranslationally Acting Arginases Provide aRibosomal Route to Non-proteinogenic Ornithine Residues in Diverse PeptideSequences

Angew. Chem. Int.Ed.

DOI: 10.1002/anie.202008990

原文作者：Silja Mordhorst, Brandon I. Morinaka, Anna L.Vagstad,* and Jörn Piel*

相關焦點

  • 蛋白質翻譯和加工轉運的游離核糖體途徑(一)
    真核細胞中的蛋白質翻譯加工主要有兩條途徑，一條是信號肽引導的內質網-高爾基體途徑，即分泌途徑，另一條是游離核糖體途徑。前者包括分泌蛋白、膜蛋白和溶酶體蛋白，後者主要是胞漿蛋白、核蛋白和一些細胞器蛋白。
  • 精氨酸及其代謝產物對機體的作用
    精氨酸的內源合成有兩條途徑，一是精氨酸可在穀氨醯胺酶、吡咯酸-5-羧酸合成酶、脯氨酸氧化酶、鳥氨酸轉氨酶、鳥氨酸轉乙醯酶、精氨醯琥珀酸合成酶和精氨酸琥珀酸分解酶的催化下，由穀氨醯胺和脯氨酸合成。另外，線粒體內的鳥氨酸和血漿瓜氨酸也是合成精氨酸的前體，瓜氨酸進一步在細胞液中合成精氨酸。
  • 鳥氨酸(胺基酸家族•連載二十五)
    雖在普通蛋白質中不能找到鳥氨酸，但存在於短桿菌酪肽、短桿菌肽S等的抗菌性肽中，另外從深山紫堇根中發現了δ-N-乙醯鳥氨酸，魚，肉類，乳製品和雞蛋都是這種營養素的理想來源。有研究表明鳥氨酸還存在於豆類，菇類、菸葉和煙氣中。鳥氨酸可以由精氨酸為鹼或精氨酸酶作用分解生成。
  • 鳥氨酸循環及其生理意義
    一、鳥氨酸循環：鳥氨酸循環指氨與二氧化碳通過鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸生成尿素的過程。 循環過程：又稱"尿素循環"。機體對氨的一種解毒方式。肝臟是鳥氨酸循環的重要器官。①NH3、CO2、ATP縮合生成氨基甲醯磷酸②瓜氨酸的合成③精氨酸的合成④ 精氨酸水解生成尿素總反應式:NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸該循環要點:①尿素分子中的氮，一個來自氨甲醯磷酸(或游離的NH3)，另一個來自天冬氨酸(Asp
  • 江南大學與Jens Nielsen實驗室合作構建鳥氨酸高產酵母
    作為天然產物（如莨菪烷生物鹼，tropane alkaloids）合成前體，考慮到合成必需的P450氧化還原酶很難在細菌中表達，釀酒酵母則較穀氨酸棒桿菌更適合。而倘若工業化來生產這樣的天然產物，直接補加較廉價的鳥氨酸似乎更合適。無論如何，這是首次報導構建高產胺基酸中間體的釀酒酵母，對其他類似產物細胞工廠的改造具有借鑑意義。
  • Angew. Chem. Int. Ed.:一種新型分枝桿菌F-ATP合成酶抑制劑的發現
    抑制細菌呼吸作用是開發新抗菌藥物的一個有效途徑，結核分枝桿菌的電子傳遞鏈及ATP合成酶的組成如上圖所示，其中2012年FDA批准的耐多藥結核病貝達喹啉（BDQ）即為結核分枝桿菌F-ATP合成酶首個上市的抑制劑；近年來貝達喹啉臨床耐藥日益嚴重，發現具有新作用方式的F-ATP抑制劑是克服貝達喹啉耐藥的有效途徑
  • 精氨酸甲基化酶(PRMTs)和精氨酸甲基化—癌症最保守的秘密?
    蛋白的翻譯後修飾是引起蛋白質組多樣性和細胞動態平衡的關鍵因素，蛋白的翻譯後修飾失調將會導致癌症發生。PRMT5 也可以表觀調控基因的表達，根據被修飾殘基的不同而促進或抑制轉錄。例如 PRMT5 催化第三位精氨酸發生對稱二甲基化 H4R3me2s，可以抑制基因轉錄，而第二位精氨酸發生對稱二甲基化 H4R2me2s 後卻促進基因的轉錄。3PRMTs和mRNA剪切此外，PRMT1 在急性巨核細胞白血病（AMKL）中過表達，且患者死亡率高。
  • 生物物理所等揭示核糖體在蛋白翻譯過程中倒退的分子機理
    在翻譯過程中，延伸因子4（elongation factor 4，EF4）發揮重要的催化功能，它是一種多肽鏈延伸過程的移位酶，使核糖體沿著mRNA倒退，從而調控蛋白質的合成。「核糖體的倒退」現象是秦燕於2006年首先發現的(Qin et al., Cell, 2006)。
  • 【Angew. Chem. Int. Ed.】醯基給體在NHC卡賓催化中的作用
    近年來，N-雜環卡賓（NHC）的合成應用已擴展到醛的經典a1-d1極性轉換反應上，像是通過NHC實現的a,b-不飽和醛的a3-d3-極性轉換，可形成二氨基二烯醇，完成了通向均烯酸酯化學的途徑圖片來源：Angew. Chem.
  • 精氨酸酶1缺乏症新藥!美國FDA授予pegzilarginase(聚乙二醇精氨酸...
    2019年07月25日/生物谷BIOON/--Aeglea BioTherapeutics是一家臨床階段的生物技術公司，致力於開發具有增強特性的下一代人類酶，為醫療需求未得到滿足的疾病提供解決方案。
  • 研究發現核糖體碰撞廣泛存在並可促進新生肽鏈的共翻譯摺疊
    然而，當mRNA上存在核糖體的停滯時，停滯的核糖體可能被上遊核糖體追趕並發生「碰撞」，形成串聯雙核糖體（disome）。儘管這種串聯的雙核糖體結構蘊含翻譯延伸暫停的關鍵信號，但由於空間位阻不能被RNA酶切割為單核糖體，這些核糖體的位置信息不能被傳統的ribo-seq方法檢測到，因此，在過去一段時間的研究中被忽視。
  • CCS Chemistry | 底物不同催化模式也不相同——嗜熱菌蛋白酶對短肽的雙向催化研究
    實驗和計算模擬的結果表明，Thermolysin偏向催化特定的底物模式，該底物序列在連接Fmoc的第一殘基為親水性胺基酸，第二殘基為疏水性胺基酸。根據不同的底物設計，可控制Thermolysin催化短肽向水解或縮合兩種完全相反的反應方向發展。利用Thermolysin的雙向催化作用可實現一鍋法對短肽胺基酸序列的改變，並伴隨著凝膠-溶膠-凝膠的轉換。
  • Cell子刊詳解SARS-CoV-2刺突蛋白中的多精氨酸切割位點是感染人類...
    S蛋白切割可以發生在受感染細胞的構成性分泌途徑中，也可以發生在病毒進入靶細胞的過程中，對病毒感染性至關重要。因此，負責這種切割的酶構成了抗病毒幹預的潛在靶點。之前的研究已顯示揭示可激活多種冠狀病毒的細胞絲氨酸蛋白酶TMPRSS2的活性也是SARS-CoV-2強勁感染人肺細胞所必需的。然而，可以想像，其他細胞蛋白酶的活性也是必要的。
  • Angew. Chem. Int. Ed.∣新型細菌四氫異喹啉生物鹼
    在天然產物中，植物來源的苄基異喹啉族生物鹼約有800種獨特的化學結構，其中morphine、papaverine和noscapine等具有較高的藥用價值。細菌來源的四氫異喹啉天然產物雖不常見，但仍具有重要的抗癌作用。例如saframycins A和Mx、quinocarcin、dnacins和ecteinascidins強有力的抗癌活性和遷移抑制活性。
  • 蛋白質翻譯和加工轉運的游離核糖體途徑（三）
    很多核蛋白（例如組蛋白，RNA聚合酶和轉錄因子等）是由游離核糖體翻譯的，在某種特定條件下通過核孔（nuclear pore）進入細胞核。除核蛋白外，RNA、核糖體亞基，以至於病毒顆粒等物質都需要通過核孔進行運輸。
  • 核糖體
    原核細胞核糖體沉降係數為70s(S為Svedberg沉降係數單位),相對分子質量為2.5×106，70s的核糖體在Mg2+濃度小於1mmol/L的溶液中，易解離為50s與30s的大小亞基。真核細胞核糖體沉降係數為80s(S為Svedberg沉降係數單位),相對分子質量為4.8×106，80s的核糖體可解離為60s與40s的大小亞基。
  • Cell Reports | METTL5調控核糖體翻譯並促進腫瘤生長
    責編丨迦漵　　核糖體是生命體內提供蛋白合成的巨大機器，它由多種核糖體蛋白與核糖體RNA組成，是實現遺傳物質表達的重要場所。蛋白翻譯是一個高度精細的調控過程，在這個過程中多種rRNA修飾參與其中，無論是細菌、酵母還是多細胞生物，均有研究證明核糖體RNA修飾對生物體的翻譯和生長有影響。