Войти
Нерибосомальные пептиды (NRP ) представляют собой класс пептида вторичные метаболиты, обычно продуцируемые микроорганизмами, такими как бактерии и грибы. Нерибосомные пептиды также обнаруживаются у высших организмов, таких как голожаберников, но считается, что они производятся бактериями внутри этих организмов. Хотя существует широкий спектр пептидов, которые не синтезируются рибосомами, термин нерибосомный пептид обычно относится к очень специфическому набору из них, как обсуждается в этой статье.
Нерибосомные пептиды синтезируются негрибосомными пептидными синтетазами, которые, в отличие от рибосом, не зависят от матричной РНК. Каждая нерибосомная пептидная синтетаза может синтезировать только один тип пептида. Нерибосомные пептиды часто имеют циклическую и / или разветвленную структуру, могут содержать не- протеиногенные аминокислоты, включая D -аминокислоты, несут модификации как N -метильная и N-формильная группы, или гликозилированные, ацилированные, галогенированные или гидроксилированные. Часто выполняется циклизация аминокислот против пептидного «скелета», в результате чего образуются оксазолины и тиазолины ; они могут быть дополнительно окислены или восстановлены. Иногда проводят дегидратацию серинов, что приводит к дегидроаланину. Это всего лишь несколько примеров различных манипуляций и вариаций, которые могут выполнять нерибосомные пептиды. Нерибосомные пептиды часто представляют собой димеры или тримеры идентичных последовательностей, связанных вместе или циклизованных, или даже разветвленных.
Нерибосомные пептиды представляют собой очень разнообразное семейство натуральных продуктов с чрезвычайно широким диапазоном биологической активности и фармакологических свойств. Часто это токсины, сидерофоры или пигменты. Нерибосомные пептиды антибиотики, цитостатики и иммунодепрессанты находят коммерческое применение.
Нерибосомные пептиды синтезируются одним или несколькими специализированными негрибосомными пептид-синтетазами (NRPS) ферментами. Гены NRPS для определенного пептида обычно организованы в один оперон у бактерий и в кластеры генов у эукариот. Однако первым обнаруженным грибковым NRP был циклоспорин. Он синтезируется одним NRPS 1,6MDa. Ферменты организованы в модули, которые отвечают за введение одной дополнительной аминокислоты. Каждый модуль состоит из нескольких доменов с определенными функциями, разделенных короткими спейсерами из примерно 15 аминокислот.
биосинтез нерибосомных пептидов имеет общие характеристики с поликетидом и биосинтез жирных кислот. Из-за такого структурного и механистического сходства некоторые нерибосомные пептидные синтетазы содержат модули поликетидсинтазы для встраивания субъединиц ацетата или пропионата в пептидную цепь. 144>
Обратите внимание, что до 10% бактериальных NRPS представлены не в виде больших модульных белков, а в виде отдельных ферментов. Некоторые модули NRPS отклоняются от стандартной доменной структуры, и были описаны некоторые дополнительные домены. Существуют также ферменты NRPS, которые служат каркасом для других модификаций субстрата с целью включения необычных аминокислот.
Порядок модулей и доменов полной нерибосомальной пептидной синтетазы следующий :
(Порядок: N-конец - C-конец ;: необязательно; (): альтернативно)
Конечный пептид часто модифицируют, например, гликозилированием, ацилированием, галогенированием или гидроксилирование. Ответственные ферменты обычно связаны с комплексом синтетазы, и их гены организованы в одни и те же опероны или кластеры генов.
Чтобы стать функциональным, 4 ' -фосфо-пантетеиновая боковая цепь молекул ацил-КоА должна быть присоединена к PCP-домену с помощью 4'PP трансфераз (прайминг), а S -связанный ацил группа должна быть удалена специализированными ассоциированными тиоэстеразами (TE-II) (деблокирование).
Большинство доменов имеют очень широкую субстратную специфичность, и обычно только А-домен определяет, какая аминокислота включена в модуль. Были идентифицированы десять аминокислот, которые контролируют субстратную специфичность и могут считаться «кодонами » синтеза нерибосомных пептидов, и рациональный дизайн белка позволил разработать методики для переключения специфичности A- с помощью вычислений. домены. С-домен конденсации, как полагают, также обладает субстратной специфичностью, особенно если он расположен за модулем, содержащим Е-домен эпимеразы, где он функционирует как «фильтр» для эпимеризованного изомера. Вычислительные методы, такие как SANDPUMA и NRPSpredictor2, были разработаны для прогнозирования субстратной специфичности на основе данных последовательностей ДНК или белков.
Из-за сходства с поликетидсинтазами (PKS) многие вторичные метаболиты фактически представляют собой слияния NRP и поликетидов. По сути, это происходит, когда модули PK следуют за модулями NRP, и наоборот. Несмотря на высокую степень сходства между доменами-носителями (PCP / ACP) обоих типов синтетаз, механизм конденсации отличается с химической точки зрения:
