复旦大学张琪等揭示细菌源环肽调控线虫发育与繁殖的新功能

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PNAS：复旦大学张琪等揭示细菌源环肽调控线虫发育与繁殖的新功能
4 k9 i  o: u$ j, d! V/ M/ X来源：iNature 2026-08-16 14:16
" d1 k$ g; L: _6 {该研究报道了aphotorhaptin A的鉴定——一种来自发光杆菌的类达罗巴肽（daropeptide）天然产物，其结构特征为具有一个醚交联和一个N端乙酰基单元。
- v4 v$ k/ h7 e! O0 o, v( a: K' B共生细菌发光杆菌是丰富的生物活性次级代谢物来源，介导与线虫和昆虫宿主的三方相互作用。然而，核糖体来源的天然产物在该生态位内在很大程度上仍未被充分探索。; D3 E2 E" L6 S1 s6 S
2026年8月5日，复旦大学张琪，中国科学院长春应用化学研究所王晓辉，上海交通大学丁伟和格拉斯哥大学Jesko Köhnke共同通讯在PNAS 在线发表题为“An N-acetylated daropeptide modulates nematode development”的研究论文。该研究报道了aphotorhaptin A的鉴定——一种来自发光杆菌的类达罗巴肽（daropeptide）天然产物，其结构特征为具有一个醚交联和一个N端乙酰基单元。
: }* G) O- ?7 `& U2 d生物合成研究揭示aphotorhaptin A通过一个意外的前导肽切割步骤成熟，随后的N端乙酰化赋予代谢稳定性，维持六肽骨架完整性。生物化学和结构研究表明乙酰转移酶PasC表现出显著的底物混杂性，由一个容纳多种酰基辅酶A供体和肽底物的扩展活性位点腔所促进。与抗菌的darobactin不同，aphotorhaptin A似乎缺乏抗菌活性，但调节线虫发育，并且该活性需要六肽骨架中的醚交联和N端乙酰基。这些发现扩展了核糖体肽家族的化学和生物合成空间，并将其与线虫发育和繁殖联系起来。# C" U+ d: B" r3 |  b
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发光杆菌属细菌与昆虫病原线虫异小杆线虫之间建立专性互惠共生关系，形成对昆虫宿主利用至关重要的三方共生。这些细菌是生物活性天然产物的丰富生产者，这些产物对于介导该系统内的关键相互作用至关重要。来自发光杆菌的一种显著天然产物是darobactin A，一种对革兰氏阴性菌具有强效抗菌活性的环状七肽。Darobactin A具有一个双环番结构，将七肽骨架稳定为刚性β-链构象。这种双环结构通过靶向BamA——外膜完整性必需的β-桶组装机器（BAM）的核心组分——实现选择性抗菌活性。
8 K9 q5 G4 H6 c7 Y+ cDarobactin以及最近表征的BamA靶向肽dynobactin和xenorceptide，属于核糖体合成和翻译后修饰肽（RiPPs）超家族。与这两种含环番的RiPPs不同，darobactin含有两个芳香氨基酸之间独特的醚交联，由自由基S-腺苷甲硫氨酸（SAM）加氧酶DarE安装。使用DarE作为查询的基因组挖掘揭示了daropeptides（类darobactin RiPPs）的生物合成基因簇（BGCs）在多种变形菌中的广泛存在。尽管共享保守的DarE同源物，许多daropeptides在结构上与darobactin不同。例如，发光杆菌（pas）中的一个daropeptide BGC编码前体肽PasA，其携带一个独特的底物基序。经DarE样酶PasB修饰及随后的体内蛋白水解后，PasA产生单环五肽photorhaptin A（1）。更有趣的是，与darobactin BGC不同，pas簇还编码一种GCN5相关N-乙酰转移酶（GNAT）家族酶PasC，其功能尚不清楚。与darobactins形成鲜明对比的是，系统发育分析表明pas样BGCs仅存在于发光杆菌中，提示一种具有生态位特异性生物学功能的特化单环骨架。+ w0 o+ I. A9 U0 Q
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图1.Daropeptide家族的结构和生物合成多样性（摘自PNAS ）
; j; {6 U6 u9 i; j, }在此，通过在E. coli中异源重建pas簇，作者鉴定并表征了一种独特的daropeptide aphotorhaptin A（2），一种在N端含额外N-乙酰化Gln残基的photorhaptin类似物。生物合成研究揭示了一种含环番的六肽（3）作为隐蔽的生物合成中间体，其易被氨肽酶N降解（产生五肽1），但可在PasC存在下有效乙酰化。生化和结构分析表明PasC具有显著广泛的底物范围，允许产生具有多种N-酰基单元的线性或环番脂肽。值得注意的是，aphotorhaptin A对多种测试的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌未显示出可检测的抗菌活性。相反，它显著加速了模式线虫的发育和早期繁殖轨迹，并缩短了其寿命。这些发现表明（2）代表一种调节线虫发育的细菌来源信号分子。
& `% @) M* R; M. \+ k参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2617449123
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