从细菌中采集的III型基因的基因组挖掘和生物工程

科学领域:

• 生物化学 生物化学
• 分子生物学分子生物学
• 合成生物学 合成生物学

背景情况:

• 氨酸是通过核糖体合成和翻译后修改的 (RiPPs),其特征是α-N-甲基化骨干.
• 以前,III型玻素仅在真菌中被发现,这限制了它们已知的来源和应用.
• 玻的生物合成途径虽然在1997年被发现,但在很久以后才被完全阐明,这突显了该类正在进行的研究.

研究的目的:

• 为了调查细菌物种中III型氨酸的存在和潜力.
• 生物化学验证KchMA的自我甲基化活性,KchMA是氨酸生物合成中的关键酶.
• 通过蛋白酶和人工智能驱动的理性设计,设计KchMA用于生产各种N-甲基化.

主要方法:

• 进行了广泛的基因组挖掘,以确定细菌中的III型玻素序列.
• 进行了生化实验,以确认KchMA酶的自我甲基化活性.
• 商业蛋白酶处理和人工智能辅助理性设计的组合被用来设计KchMA.

主要成果:

• 基因组挖掘揭示了III型氨酸在细菌中普遍存在,扩大了它们已知的生态分布,超出了真核生物.
• 实验证实了KchMA的自我甲基化能力.
• 工程KchMA证明了生产各种N-甲基化的能力,展示了它的多功能性.

结论:

• 第三种类型的蛋白广泛分布在真核生物和细菌领域.
• 工程化KchMA酶提供了一个强大的工具,用于生成各种N-甲基化.
• 这些发现强调了III型素作为合成生物学中多功能工具的巨大潜力.