研究人员发现具有溶血活性的新型核糖体肽

生物体产生无数的天然产物，可用于现代医学和治疗。细菌和其他微生物已成为天然产物的主要来源，包括一个不断增长的家族，称为核糖体合成和翻译后修饰的肽(RiPPs)。Douglas Mitchell(MMG)，John和Margaret Witt化学教授以及诺伊大学厄巴纳-香槟分校化学和生物分子工程Steven L. MillerHuimin Zhao(CABBI / BSD / GSE / MMG)的实验室一直在协同工作，以确定和分析新的RiPPs，这些RiPPs可能是药物开发和治疗的良好候选者。

“与其他类别的天然产物(如生物碱，萜烯或聚酮)相比，RiPPs仍然未被充分探索，部分原因是它们的生物合成基因簇非常小，过去经常被忽视，”赵说。“因此，我们决定开发新技术来发现具有生物活性的新型RiPPs。

“现在我们处于基因组学时代，我们意识到这些天然产物群体的普遍程度，特别是在细菌中，”米切尔实验室的博士候选人Shravan Dommaraju说。“我们基本上处于探索阶段，我们知道它们就在那里，目标是看看我们能找到多少，因为我们还不知道它们都在做什么。

在Zhao和Mitchell实验室的一篇新论文中，与共同第一作者Dommaraju和Zhao实验室的博士后研究员Hengqian Ren一起，该团队报告发现了一种独特的，新颖的RiPPs，他们将其命名为“daptides”。与大多数肽具有一个带正电和一个带负电的末端或“末端”不同，daptides具有两个带正电荷的末端。

“教科书会说肽有一个氨基末端和一个羧基末端，但在我们的案例中，我们发现了一个具有两个氨基末端的核糖体肽，”Ren说。“因为两端都有正电荷，这给了daptide一些有趣的生物活性。

研究人员解释说，虽然末端的这种变化可能看起来很小，但两个末端的正电荷使daptide有可能与带负电荷的物体(如细胞膜)相互作用。为了测试这一点，研究小组将daptides添加到带有红细胞的培养皿中。他们发现daptides显示出溶血活性，这意味着它们破坏了细胞膜，导致它们破裂。赵解释说，在团队使用的RiPPs中很少发现溶血活性，抗菌或抗真菌活性更为常见。

“我们正在考虑结构以及导致肽失去带负电荷的C末端并用带正电荷的氨基取代它的进化驱动力，”Dommaraju说。“从工程的角度来看，如果你想制造一种可以与膜相互作用的肽，你会在上面贴一堆正电荷。这实际上就是导致我们测试溶血活性的原因，因为我们知道它具有这种修改，应该允许这样做。

寻找新的RiPP并非易事。首先，研究人员使用生物信息学来比较并尝试识别可能产生潜在RiPP的基因簇。然后，他们克隆目标簇并将其放入要表达的生物体中，之后他们可以检查生产的任何天然产物。即使在获得产品后，仍然存在产品的作用以及如何生产的问题，这可以通过生物测定、基因敲除和各种其他测试进行测试。但Dommaraju说，实验室在合作简化流程时，每个实验室都发挥了自己的专业知识。

“所以在这样的项目中，米切尔实验室做生物信息学并识别很酷的基因簇，赵实验室建立合成生物学系统，表达这些肽并制造它们，”Dommaraju解释说。“因此，我们能够标记团队我们的经验和我们所做的重叠工作，以使项目到达终点线。

研究人员说，下一步是了解达普肽的酶功能，并使用生物信息学分析来观察是否存在与达普肽产生相关的其他基因组合。未来进一步研究的方向包括探索达普肽的潜在治疗用途，以及达普肽生产对制造它们的细菌的生态作用。然而，Ren和Dommaraju都同意，他们对未来RiPPs实验的兴趣不仅仅是daptides，因为还有更多的类别需要发现。

“我们有兴趣使用我们的生物信息学工具来找到尽可能多的不同天然产物类别，”任说。“现在有如此大的未被发现的RiPP类前沿，处于最前沿，发现新的可能性令人兴奋。你找到的下一个产品总是有可能是一个重大的治疗开发!