ルミノコッシンC、ヒト微生物叢Ruminococcus gnavusの著名なメンバーによって生成された抗crostridialサクチペプチド

人間の微生物叢は、人間の生理学において中心的な役割を果たします。この複雑な生態系は、その恒常性にとって重要な生物活性化合物と抗生物質の有望ではあるが未開発の供給源です。ただし、代謝および生合成の能力に関する知識はまだ非常に限られています。ここでは、ヒト腸内共生生物球菌gnavusで以前に特定された謎めいた生合成遺伝子クラスターを調査しました。この遺伝子クラスターは、特にペプチド前駆体および推定ラジカルSAM酵素をコードしており、Ruminococcin C（Rumc）、リボソコンC（Rumc）、リボソウムの生体合成の原因であることが提案されています。in vivoとin vitroのアプローチを組み合わせることにより、ヒト病原体クロストリジウムパーフリンゲンに対する強力な活性を持つ合成および翻訳後修飾ペプチド（RIPP）は、それぞれのペプチドとタンパク質、酵素アッセイ、およびLC-MS分析を含む組換え発現と精製を含む、それを決定しました。RUMCは、異常な建築を備えた硫黄からα-炭素チオエーテル含有ペプチド（サクテプチド）です。さらに、我々の結果は、チオエーテルブリッジの形成が加工順序に従うことを支持し、Radical SAM（Adomet）酵素がRIPPの翻訳後修飾をどのようにインストールするかについての機械的な洞察を提供します。また、RUMCの抗菌活性には、チオエーテルブリッジの存在とリーダーペプチドの除去が必要であることがわかりました。要約すると、我々の調査結果は、抗clostridiumペプチドRUMCの産生が、5つの潜在的なRUMC前駆細胞ペプチドと2つのラジカルSAM酵素をコードするR. gnavusオペロンに依存し、重要なRUMC構造的特徴を明らかにし、翻訳後のシーケンスを描写しているという証拠を提供します。その形成と抗菌活性。

The human microbiota plays a central role in human physiology. This complex ecosystem is a promising but untapped source of bioactive compounds and antibiotics that are critical for its homeostasis. However, we still have a very limited knowledge of its metabolic and biosynthetic capabilities. Here we investigated an enigmatic biosynthetic gene cluster identified previously in the human gut symbiont Ruminococcus gnavus This gene cluster which encodes notably for peptide precursors and putative radical SAM enzymes, has been proposed to be responsible for the biosynthesis of ruminococcin C (RumC), a ribosomally synthesized and posttranslationally modified peptide (RiPP) with potent activity against the human pathogen Clostridium perfringens By combining in vivo and in vitro approaches, including recombinant expression and purification of the respective peptides and proteins, enzymatic assays, and LC-MS analyses, we determined that RumC is a sulfur-to-α-carbon thioether-containing peptide (sactipeptide) with an unusual architecture. Moreover, our results support that formation of the thioether bridges follows a processive order, providing mechanistic insights into how radical SAM (AdoMet) enzymes install posttranslational modifications in RiPPs. We also found that the presence of thioether bridges and removal of the leader peptide are required for RumC's antimicrobial activity. In summary, our findings provide evidence that production of the anti-Clostridium peptide RumC depends on an R. gnavus operon encoding five potential RumC precursor peptides and two radical SAM enzymes, uncover key RumC structural features, and delineate the sequence of posttranslational modifications leading to its formation and antimicrobial activity.