バイオインフォマティック拡張とチオペプチド抗生物質の発見

科学分野:

• 自然製品化学
• 微生物学
• バイオ情報学

背景:

• ティオペプチドは,リボソームで合成され,グラム陽性細菌に対する強力な抗菌作用を持つ翻訳後のペプチドである.
• いくつかのチオペプチドは,獣医学用途のために工業的に生産され,その治療的および経済的重要性を強調しています.
• 多くのチオペプチドの生物合成経路は未知であり,新しい類似体の発見を制限しています.

研究 の 目的:

• バイオインフォマティクスを用いて新しい生物合成遺伝子群を特定することによって,既知のチオペプチド群を拡大する.
• 独特の構造特性と強力な抗生物質活性を持つ新しいチオペプチドを分離し,特徴づけること.
• チオペプチドにおけるチオアミド分子がもたらす翻訳後の改変経路を明らかにする.

主な方法:

• バクテリアゲノムの大規模分析のためにカスタムバイオインフォマティクスプログラム (RODEO) を利用し,チオペプチド生物合成遺伝子クラスターを特定しました.
• 新型チオペプチドサールフェルデュラシンとその生合成経路を特徴付けるために,全ゲノム配列決定,比較ゲノミクス,および異質表現を用いた.
• 独特のピペリジンとチオアミドを含むサールフェルドゥラシンの構造を分離し,決定した.

主要な成果:

• 既知のチオペプチドファミリーを4倍に拡大し,数多くの新しい遺伝子クラスターと,これまで割り当てられていない特徴づけられた分子を特定した.
• 薬剤耐性グラム陽性病原体に対する強力な活性を示す中心部ピペリジンとチオアミドを含む新しいチオペプチドであるサルフェルデュラシンを分離し,特徴づけました.
• チオアミド分子は,TfuAとYcaOの結合作用により,翻訳後に設置され,既知のチオペプチドにおけるこの改変の起源を明らかにした.

結論:

• この研究は,チオペプチドの化学ゲノム空間を大幅に拡張し,未発見の天然製品が豊富であることを明らかにしました.
• サアルフェルドゥラシンは,耐性菌に対する活性を持つ有望な新しい抗生物質である.
• 解明された生物合成経路は,特異な性質を持つ新しいチオペプチドの設計と追加のファミリーメンバーの発見のための基礎を提供します.