非核糖体肽合成酶中腺苷酸化结构域与载体蛋白结构域之间蛋白质界面的重编程

非核糖体肽合成酶（NRPS）通过腺苷酸化（A）结构域与载体蛋白（CP）结构域之间的选择性通讯，组装出结构多样的生物活性天然产物。尽管对这些蛋白质-蛋白质相互作用进行理性重连有望实现定制化NRPS设计，但由于蛋白质界面的动态特性，这一目标仍然充满挑战。在此，我们表明，结构引导的界面重编程能够在肠杆菌素、弧菌杆菌素、绿脓菌素和维塞尼斯他汀生物合成系统中实现具有生产活性的非天然同源A-CP配对。通过生物化学、动力学和结构分析，验证了A结构域EntE、VibE或PchD与非天然同源CP VinL或EntB之间的工程化相互作用。包含工程化VibE、EntB和EntF的重构通路恢复了肠杆菌素的生成，并将产率提高至天然EntE-EntB-EntF系统的2.2倍。经界面工程改造的PchD还增强了一种非天然水杨酸-降精胺缀合物的产量。对一个工程化非天然同源A-CP复合物的X射线结构解析和分子动力学模拟揭示了可编程NRPS界面设计的识别原理。

非核糖体肽合成酶（NRPS）通过腺苷酸化（A）结构域与载体蛋白（CP）结构域之间的选择性通讯，组装结构多样的生物活性天然产物。尽管对这些蛋白质—蛋白质相互作用进行理性重连有望实现定制化NRPS设计，但由于蛋白质界面的动态特性，这一目标仍然具有挑战性。在此，我们表明，结构指导的界面重编程能够在肠杆菌素、弧菌素、绿脓菌素和vicenistatin生物合成系统中实现具有生产性的非天然同源A-CP配对。通过生物化学、动力学和结构分析，验证了A结构域EntE、VibE或PchD与非天然同源CP VinL或EntB之间的工程化相互作用。含有工程化VibE、EntB和EntF的重构通路恢复了肠杆菌素的生成，并将产量提高至天然EntE-EntB-EntF系统的2.2倍。经过界面工程改造的PchD还增强了一种非天然水杨酸-降亚精胺缀合物的生成。工程化非天然同源A-CP复合物的X射线结构以及分子动力学模拟揭示了可编程NRPS界面设计的识别原则。

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🏷️ 非核糖体肽合成酶 蛋白质界面工程 结构引导设计 天然产物生物合成 分子动力学模拟