Exploration of polyyne biosynthetic gene cluster diversity in bacteria leads to the discovery of the Pseudomonas polyyne protegencin
Exploration of polyyne biosynthetic gene cluster diversity in bacteria leads to the discovery of the Pseudomonas polyyne protegencin
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对细菌中多炔生物合成基因簇多样性的探索导致了假单胞菌多炔保护蛋白的发现
DOI：
10.1101/2021.03.05.433886
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mullins A
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Mullins A
具有炔或多炔部分的天然产物已从多种生物来源中分离。在细菌中，它们的生物合成已被定义，然而，多炔生物合成基因簇（BGC）的分布，以及它们与炔生物合成的进化关系，尚未得到解决。我们探索了炔生物合成基因盒在整个细菌中的分布，揭示了多个水平基因转移事件的证据。研究炔和多炔生物合成之间的进化联系，确定了一个单系分支，拥有一个保守的多炔生物合成的七个基因盒。映射这些保守基因的多样性揭示了一个系统发育进化枝，代表一个多炔BGC inPseudomonas，pgn，和随后的途径诱变和分析化学特征的相关代谢产物，protegencin。除了统一和扩大我们的多炔多样性的知识，我们的研究结果表明，炔和多炔生物合成基因簇在细菌内是混杂的。在细菌基因组多样性中对保守的生物合成基因进行系统定位已被证明是发现天然产物的成功方法。
Natural products that possess alkyne or polyyne moieties have been isolated from a variety of biological sources. In bacteria their biosynthesis has been defined, however, the distribution of polyyne biosynthetic gene clusters (BGCs), and their evolutionary relationship to alkyne biosynthesis, have not been addressed. We explored the distribution of alkyne biosynthesis gene cassettes throughout bacteria, revealing evidence of multiple horizontal gene transfer events. Investigating the evolutionary connection between alkyne and polyyne biosynthesis identified a monophyletic clade possessing a conserved seven-gene cassette for polyyne biosynthesis. Mapping the diversity of these conserved genes revealed a phylogenetic clade representing a polyyne BGC inPseudomonas, pgn, and subsequent pathway mutagenesis and analytical chemistry characterised the associated metabolite, protegencin. In addition to unifying and expanding our knowledge of polyyne diversity, our results show that alkyne and polyyne biosynthetic gene clusters are promiscuous within bacteria. Systematic mapping of conserved biosynthetic genes across bacterial genomic diversity has proven to be a successful method for discovering natural products.
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