サリニペプチンゲノム解析と化学的アプローチを統合して、グレートソルトレイクのストレプトマイセス属細菌由来の珍しいd-アミノ酸含有リボソーム合成ペプチドと翻訳後修飾ペプチド（RiPPs）を明らかにした

Salinipeptins: Integrated Genomic and Chemical Approaches Reveal Unusual d-Amino Acid-Containing Ribosomally Synthesized and Post-Translationally Modified Peptides (RiPPs) from a Great Salt Lake Streptomyces sp.

• Zhuo Shang
• Jaclyn M Winter
• Christopher A Kauffman
• Inho Yang
• William Fenical

抄録

グレートソルト湖から分離された環境的に特異的なハロトレラント Streptomyces sp.株GSL-6Cの全ゲノムを解析した結果、リボソーム合成および翻訳後修飾ペプチド（RiPP）の希少なリナリジンサブファミリーのd-アミノ酸含有メンバーであるサリニペプチンの生合成をコードする遺伝子クラスターが明らかになった。サリニペプチンA-D(1-4)の未修飾アミノ酸残基の配列構成はゲノムアノテーションによって示唆され、その後、それらの配列および翻訳後修飾は、分光学的手法および化学的誘導体化アプローチの範囲を使用して定義されました。サリニペプチンは、RiPP天然物では珍しい9個のd-アミノ酸を持つ前例のないリナリジンであり、リナリジンサブファミリーでは初めて報告された。GSL-6Cの全ゲノムマイニングでは、これまでに報告されているアミノ酸のエピマーラーゼ化に関与する遺伝子の相同性は明らかにされておらず、新しいエピマーゼがl-アミノ酸からd-アミノ酸への変換に関与している可能性が示唆されました。また、N,N-ジメチルアラニンを修飾したサリニペプチンB,CのN-オキシド部位とジメチルイミダゾリジン-4-オン部位は、細菌性ペプチドでは未知の部位である。サリニペプチンAの3次元構造は、観測された核オーバーハウザー効果(NOE)の相関関係に基づいて確立された。この研究は、化学分析の初期段階でゲノム情報を統合することで、微生物の新規二次代謝物の発見と構造解析を大幅に促進することを示しています。

Analysis of the full genome of an environmentally unique, halotolerant Streptomyces sp. strain GSL-6C, isolated from the Great Salt Lake, revealed a gene cluster encoding the biosynthesis of the salinipeptins, d-amino-acid-containing members of the rare linaridin subfamily of ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides (RiPPs). The sequence organization of the unmodified amino acid residues in salinipeptins A-D (1-4) were suggested by genome annotation, and subsequently, their sequence and post-translational modifications were defined using a range of spectroscopic techniques and chemical derivatization approaches. The salinipeptins are unprecedented linaridins bearing nine d-amino acids, which are uncommon in RiPP natural products and are the first reported in the linaridin subfamily. Whole genome mining of GSL-6C did not reveal any homologues of the reported genes responsible for amino acid epimerization in RiPPs, inferring new epimerases may be involved in the conversion of l- to d-amino acids. In addition, the N-oxide and dimethylimidazolidin-4-one moieties in salinipeptins B and C, which are modified from N, N-dimethylalanine, are unknown in bacterial peptides. The three-dimensional structure of salinipeptin A, possessing four loops generated by significant hydrogen bonding, was established on the basis of observed nuclear Overhauser effect (NOE) correlations. This study demonstrates that integration of genomic information early in chemical analysis significantly facilitates the discovery and structure characterization of novel microbial secondary metabolites.