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高通量重编程 NRPS 缩合结构域。

High-throughput reprogramming of an NRPS condensation domain.

机构信息

Laboratory of Organic Chemistry, ETH Zurich, Zurich, Switzerland.

Department of Biochemistry and Centre de Recherche en Biologie Structurale, McGill University, Montréal, Quebec, Canada.

出版信息

Nat Chem Biol. 2024 Jun;20(6):761-769. doi: 10.1038/s41589-023-01532-x. Epub 2024 Feb 2.

DOI:10.1038/s41589-023-01532-x
PMID:38308044
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11142918/
Abstract

Engineered biosynthetic assembly lines could revolutionize the sustainable production of bioactive natural product analogs. Although yeast display is a proven, powerful tool for altering the substrate specificity of gatekeeper adenylation domains in nonribosomal peptide synthetases (NRPSs), comparable strategies for other components of these megaenzymes have not been described. Here we report a high-throughput approach for engineering condensation (C) domains responsible for peptide elongation. We show that a 120-kDa NRPS module, displayed in functional form on yeast, can productively interact with an upstream module, provided in solution, to produce amide products tethered to the yeast surface. Using this system to screen a large C-domain library, we reprogrammed a surfactin synthetase module to accept a fatty acid donor, increasing catalytic efficiency for this noncanonical substrate >40-fold. Because C domains can function as selectivity filters in NRPSs, this methodology should facilitate the precision engineering of these molecular assembly lines.

摘要

工程化生物合成装配线可以彻底改变生物活性天然产物类似物的可持续生产。尽管酵母展示是一种经过验证的强大工具,可用于改变非核糖体肽合酶(NRPS)中门控腺苷酸化结构域的底物特异性,但尚未描述这些大型酶的其他成分的类似策略。在这里,我们报告了一种用于工程化负责肽延伸的缩合(C)结构域的高通量方法。我们表明,在酵母上以功能形式展示的 120 kDa NRPS 模块可以与溶液中提供的上游模块进行有效相互作用,以产生与酵母表面连接的酰胺产物。使用该系统筛选大型 C 结构域文库,我们重新编程了表面活性剂合成酶模块以接受脂肪酸供体,使这种非规范底物的催化效率提高了> 40 倍。因为 C 结构域可以作为 NRPS 中的选择性过滤器,所以这种方法应该有助于这些分子装配线的精确工程设计。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4ea2/11142918/94d2b199a299/41589_2023_1532_Fig6_HTML.jpg
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