[发明专利]控制脂肽脂链长度改变的关键交换结构域及其突变体和应用

说明书

本发明公开了一种控制脂肽脂链长度改变的关键交换结构域，其中所述关键交换结构域是指根霉酰胺的Cs‑AL结构域与根霉肽的Cs‑AL结构域进行互换后的Cs‑AL结构域，或是滑杆菌素的Cs‑AL结构域被根霉肽的Cs‑AL结构域替换后的Cs‑AL结构域，或是指滑杆菌素的Cs‑AL结构域被滑杆菌肽的Cs‑AL结构域替换后的Cs‑AL结构域。本发明还公开了对所述关键交换结构域进行交换后获得的突变体及其应用，实验证实对于根霉酰胺而言，rzmACsholA突变体可定向获得C8脂链长度的衍生物，对于根霉肽，holACsrzmA突变体可定向获得C2脂链长度的衍生物，而滑杆菌素的两个突变体glbACsholA及glbACsglpA可分别获得C8和C10脂链长度的衍生物。预示本发明在指导具有药用前景甚至已经成药的脂肽改造中应用价值巨大。

技术领域

本发明涉及一种控制脂肽脂链长度改变的关键结构域及其突变体和应用，属于生物技术领域。

背景技术

非核糖体肽类是一类重要的微生物天然产物，其具有广泛的生物活性，如抗菌，抗肿瘤，免疫抑制等。非核糖体肽的基因簇主要通过迭代型的模块结构(module)合成不同长度的肽链，而模块可进一步细分为结构域(domain)，主要包括：缩合结构域(Condensationdomain：C domain)，腺苷酰化结构域(Adenylation domain：A domain)，硫醇化结构域(Thiolation domain：T domain)。这三个结构域构成了一个基本的模块，并由多个模块构成了巨大的非核糖体肽酶体，其中初始的硫醇化结构域经磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶活化以后，转化为带磷酸泛酰巯基乙胺长臂的活化态形式，随即作为模块内或模块间的“机械臂”进行底物转移。在模块内，其将由腺苷酰化结构域活化的下游底物-腺苷酰化氨基酸转移至缩合结构域，并随之与上游底物发生缩合，上游底物包括由上一个模块合成的中间产物或由相关基因合成的起始底物(起始缩合结构域)，如脂肪酸等。缩合产物随后被长臂转移至下一个模块，作为下一个模块的上游底物，进行下一轮的缩合循环。最终，由多模块循序渐进，逐步合成了完整的非核糖体肽类产物。

脂肽类化合物是非核糖体肽类化合物中非常重要的一类，已经成药的如达托霉素(daptomycin)在抗感染方面至今依然发挥着重要作用。多数情况下，在起始阶段，其合成基因簇由一个起始缩合结构域(Condensation starter domain：Cs domain)负责缩合下游腺苷酰化氨基酸与酰基载体蛋白形式(acyl carrier protein：ACP)或酰基辅酶A形式的上游起始底物。研究表明，起始阶段引入的脂肪酸链对很多脂肽的生物学活性发挥着极其关键的作用，其脂肪酸链长度与天然产物稳定性及活性强弱息息相关。而与其脂肪酸链衍生化相关的生物学研究几乎空白。目前，人们对脂肽脂链的改造手段主要是化学半合成以及前体喂养，如达托霉素，其原产基因簇的最适产物并非十碳酰基长度的达托霉素，而是名为A21978C的产物，主要有反异十一烷酰基的A21978C1，异十二烷酰基的A21978C2以及反异十三烷酰基的A21978C3。研究表明，当这类产物N端的脂链长度超过C11时，对人体毒性较大(16311632，15907192)。达托霉素最初是通过半合成方式获得的，应用于临床后，人们则通过底物喂养以及宿主更换的方式生产毒性较小和活性较强的饱和十碳烷酰基达托霉素，即便如此，达托霉素产量较其他副产物依然不具优势。因此探索定向改造脂肽的脂链长度的关键交换结构域，或能对潜力脂肽甚至已经成药的脂肽的改造提供极大益助，如使达托霉素生物合成时其脂酰基底物具有竞争优势。另一方面，迄今为止，未有Cs结构域与其脂酰基底物共结晶结构的报道，因此难以通过理性的改造，定向控制其Cs结构域的底物特异性，并进一步定向改造脂肽。

综上所述，本领域迫切需要提供一种控制脂肽脂链长度改变的关键结构域及其突变体和应用，以实现新型脂肽类抗生素的开发或成药脂肽的进一步优化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种控制脂肽脂链长度改变的关键交换结构域及其突变体和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了如下的技术方案。