Discovery and insight into the unique tailoring of the paeninodin lasso peptide from paenibacillus dendritiformis C454

Lasso peptides, such as microcin J25, BI-32169, lariatin and capistruin, are a structurally unique and pharmacologically relevant class of RiPPs (ribosomally synthesized and posttranslationally modified peptides) natural products. Compared with other intensively modified RiPPs, such as lantibiotics,...

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Main Author: Zhu, Shaozhou
Contributors: Marahiel, Mohamed A. (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2016
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Table of Contents: Lassopeptide, wie Microcin J25, BI-32169, Lariatin und Capistruin, sind eine strukturell einzigartige und pharmakologisch relevante Gruppe von RiPP-Naturstoffen (ribosomal-synthetisierte und post-translational modifizierte Peptide). Verglichen mit anderen stark modifizierten RiPPs, wie Lantibiotika, haben Lassopeptide nur eine einzige verknotete Topologie, in der der Schwanz des Peptids durch einen N-terminalen Makrolactamring gefädelt ist und dort durch sterische Wechselwirkungen von sperrigen Seitenketten festgehalten wird, wodurch die entropisch ungünstige Lassofaltung stabilisiert wird. Mit Ausnahme dieser ungewöhnlichen Knotenstruktur sind weitere post-translationale Modifikationen an Lassopeptiden sehr selten. Des Weiteren wurden Lassopeptide bisher nur aus proteo- und actinobakteriellen Quellen isoliert. In dieser Doktorarbeit wurde der Gencluster aus dem Firmicutes P. dendritiformis untersucht. Es wird die Entdeckung von Paeninodin, einem neuen Lassopeptid mit ungewöhnlicher Phosphorylierung an der Seitenkette des letzten Serins, durch Expression des zugehörigen Genclusters in einem heterologen Wirt beschrieben. Paeninodin konnte aus den Zellen der Expressionskultur isoliert werden. Massenspektrometrische und Carboxypeptidase Y Assays sowie IM-MS Studien bewiesen, dass Paeninodin ein neuer Vertreter der Lassopeptide ist. Zusätzlich wurde die Biosynthese von modifizierten Lassopeptiden beschrieben auf Basis von in vivo und in vitro Studien. Es zeigte sich, dass die Kinase eine neuartige Lassopeptid-Vorläufer-Kinase mit breiter Substratspezifität ist. Diese Ergebnisse ermöglichen eine neue Route zur Generierung von neuartigen Lassopeptidanalogas und fördern das Engineering von Lassopeptiden in der Zukunft.