Improved production of class I lanthipeptides in Escherichia coli.
Improved production of class I lanthipeptides in Escherichia coli.
复制标题
改善了大肠杆菌中I类植物肽的产生。
DOI：
10.1039/d2sc06597e
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发表时间：
2023-03-08
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
van der Donk, Wilfred A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lee, Hyunji;Wu, Chunyu;Desormeaux, Emily K.;Sarksian, Raymond;van der Donk, Wilfred A.
羊毛硫肽是核糖体合成和后修饰的肽，含有羊毛硫肽（Lan）和甲基羊毛硫肽（MeLan）残基，其通过Ser/Thr残基脱水，然后将Cys缀合添加到所得脱氢氨基酸而形成。I类羊毛硫肽脱氢酶利用谷氨酰-tRNAGlu作为共底物来谷氨酰化Ser/Thr，随后消除谷氨酸。在这里，我们报告了一个新的系统，异源表达I类lanthipeptides在大肠杆菌通过共表达生产生物的谷氨酰-tRNA合成酶（GluRS）和tRNAGlu对载体pEVOL。与不存在pEVOL系统的结果相反，我们观察到完全脱水的肽的产生，包括epilancin 15 X，以及来自拟杆菌属金黄杆菌和Runella的肽。在大肠杆菌中生产羊毛硫肽的第二个常见障碍。大肠杆菌中谷胱甘肽加合物的形成。LanC样（LanCL）酶以前报道，添加谷胱甘肽的脱氢氨基酸在真核生物的蛋白质。在此，我们证明LanCL酶可以从具有dl-或ll-羊毛硫氨酸立体化学的C-谷胱甘肽化肽中去除GSH加合物。这两项进展将有助于合成生物学驱动的基因组挖掘工作，以发现新的羊毛硫肽。利用pEVOL表达羊毛硫肽编码菌的Glu-tRNA及其合成酶提高了E.杆菌经常观察到的谷胱甘肽化可以使用LanCL酶逆转。
Lanthipeptides are ribosomally synthesised and post-translationally modified peptides containing lanthionine (Lan) and methyllanthionine (MeLan) residues that are formed by dehydration of Ser/Thr residues followed by conjugate addition of Cys to the resulting dehydroamino acids. Class I lanthipeptide dehydratases utilize glutamyl-tRNAGlu as a co-substrate to glutamylate Ser/Thr followed by glutamate elimination. Here we report a new system to heterologously express class I lanthipeptides in Escherichia coli through co-expression of the producing organism's glutamyl-tRNA synthetase (GluRS) and tRNAGlu pair in the vector pEVOL. In contrast to the results in the absence of the pEVOL system, we observed the production of fully-dehydrated peptides, including epilancin 15X, and peptides from the Bacteroidota Chryseobacterium and Runella. A second common obstacle to production of lanthipeptides in E. coli is the formation of glutathione adducts. LanC-like (LanCL) enzymes were previously reported to add glutathione to dehydroamino-acid-containing proteins in Eukarya. Herein, we demonstrate that the LanCL enzymes can remove GSH adducts from C-glutathionylated peptides with dl- or ll-lanthionine stereochemistry. These two advances will aid synthetic biology-driven genome mining efforts to discover new lanthipeptides. Expression of Glu-tRNA and its synthetase from lanthipeptide encoding bacteria using pEVOL improves production in E. coli. Often-observed glutathionylation can be reversed using LanCL enzymes.
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