1月17日，Nature Communications在线发表了山东大学微生物矫正技能宇宙要点实验室王海龙教讲课题组的筹论说文“Improving polyketide biosynthesis by rescuing the translation of truncated mRNAs into functional polyketide synthase subunits”。王海龙锤真金不怕火为论文通信作家ag百家乐下载，博士有计划生刘焱为论文第一作家。山东大学微生物矫正技能宇宙要点实验室为第一完成单元和通信作家单元。
聚酮化合物是一大类结构丰富和活性千般的自然家具，是东谈主类的药物宝库，包括生物农药丁烯基多杀菌素、，免疫扼制剂雷帕霉素，抗癌药物埃博霉素等。正经它们生物合成的聚酮合酶由多少个功能模块组成，相邻聚酮合酶卵白间通过对接结构域介导的卵白质相互作用形成多酶复合体。模块化聚酮合酶是细菌中最大的卵白质，编码聚酮合酶的基因常常大于10kb并组成操纵子，它们的mRNAs比粗拙基因的mRNAs长许多。mRNA越长被截断的风险越大。
图1 拆分BusA为独处翻译的聚酮合酶亚基促进丁烯基多杀菌素合成
为了探究截断的聚酮合酶mRNAs对聚酮生物合成的影响，该有计划聘请了正经丁烯基多杀菌素生物合成的模块化聚酮合酶基因busA（13 kb），因为它最接近操纵子运转子，况兼它编码的三模块BusA卵白（456 kDa）模块数目关于拆分来说是适中的（图1a）。诓骗该课题组诞生的RedEx基因无痕定点突变技能（Nucleic Acids Research, 2020, 48(22), e130; Nature Protocols, 2024, 19(11), 3360-3388），凭据BusA卵白的模块组成将其拆分为一个双模块卵白和一个单模块卵白，豪迈将其拆分为三个单模块卵白（图1b）。BusA卵白拆分时需要移除两个相邻模块之间的接头（linker），因此，为了保管聚酮合酶模块在多酶复合体中的正确法令，将两个相邻的盐霉素聚酮合酶对接结构域分辩移植到BusA卵白拆分模块的相应位置（图1b）。发酵禁止透露，BusA卵白拆分接济了丁烯基多杀菌素的生物合见遵守，其中拆分为一个双模块卵白和一个单模块卵白使产量接济5~6倍，拆分为三个单模块卵白使产量接济13倍（图1c）。
图2 拆分AveA2/EpoD为独处翻译的聚酮合酶亚基促进阿维菌素/埃博霉素合成
为了测试这种卵白拆分举止是否适用于其它聚酮合酶，该有计划分辩聘请了阿维菌素聚酮合酶中最大的四模块卵白AveA2（666 kDa，编码基因19 kb）和埃博霉素聚酮合酶中最大的四模块卵白EpoD（764 kDa，编码基因22 kb）（图2a），ag百家乐漏洞它们分辩被拆分为两个双模块卵白。与BusA卵白拆分时相同，在移除两个相邻模块之间的接头时，将两个相邻的异源聚酮合酶对接结构域分辩移植到拆分模块的相应位置（图2b和d），用于保管聚酮合酶模块在多酶复合体中的正确法令。发酵禁止透露，AveA2卵白拆分使阿维菌素产量接济5倍（图2c），EpoD卵白拆分使埃博霉素产量接济10倍（图2e）。
图3 野生型和拆分型聚酮合酶基因的转录和翻译模子
进一步检测野生型和拆分型busA基因在链霉菌中的转录和翻译，发现截断的mRNA组成了大部分（>93%）的聚酮合酶mRNA，因此越围聚运转子mRNA丰采越高，进而导致聚酮合酶卵白越围聚N端肽段丰采越高（图3a）。在细菌中，转录和翻译偶联甚至圆善的和截断的mRNA均被翻译。由于截断的mRNA不含圮绝密码子，在截断的mRNA上实践翻译功能的核糖体不行浮浅解离，导致核糖体被困在截断的mRNA上，此时核糖体补救系统被激活以开释停滞的核糖体, 同期截断的mRNA被翻译成不含C端结构域的无功能多肽。当细菌中主要的核糖体补救系统tmRNA-SmpB被用于补救停滞的核糖体时，截断的聚酮合酶片断的C端被添加SsrA标签，随后被细胞内卵白酶降解（图3a）。因此，截断mRNA的转录和翻译酿成了细胞资源忽地。
通过在模块编码序列之间插入CDD（C端对接结构域）-TGA（圮绝密码子）-RBS（核糖体荟萃位点）-ATG（肇始密码子）-NDD（N端对接结构域）编码序列来拆分多模块聚酮合酶基因，不错补救截断mRNA的翻译，并产生功能性聚酮合酶亚基（图3b）。由于截断的mRNA组成了大部分的聚酮合酶mRNA，因此该拆分举止会使N端聚酮合酶亚基浓度显耀升高，这些聚酮合酶亚基通过结尾对接结构域介导的卵白相互作用形成功能性聚酮合酶复合体，进而接济生物合见遵守。
该有计划诞生的聚酮合酶截断mRNA翻译补救政策丰富了聚酮化合物阶梯工程的器具箱。该举止不错与已知的工程政策相荟萃，以接济聚酮药物的生物合见遵守。此外，该举止还可应用于其它多模块或多结构域组成的大型卵白的工程矫正，以增强它们的功能。
该有计划获取了国度当然科学基金、国度要点研发权术、山东省当然科学基金、山东大学隆起中后生学者基金等模式资助。
开端：山东大学