羊毛硫抗生素是一类结构独特的肽类抗生素,因其序列中含有羊毛硫类非常规氨基酸而得名。羊毛硫抗生素生物活性多样、结构稳定、抗菌靶位特别且不易产生耐药性,因此,在食品、医药领域具有广泛的应用前景。尽管羊毛硫抗生素的前体是通过核糖体途径合成的,但是其成熟的活性肽需要经过复杂的翻译后加工才能形成。基于此,新羊毛硫抗生素的发现及其生物合成机理已成为人们研究的热点之一。类芽孢杆菌B69是本实验室从土壤样品中分离到的一株具有潜在应用价值的生物防治菌。通过已完成的基因组草图分析发现,B69基因组中至少存在一个非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase, NRPS)基因簇,一个聚酮合成酶(polyketide synthase, PKS)基因簇,三个杂合的PKS/NRPS基因簇及一个全新的羊毛硫抗生素合成基因簇(elg)。本文重点描述以elg基因簇为指导发现的四种新型羊毛硫抗生素。elg基因簇含有5个开放阅读框(elgTl、elgC、elgT2、elgB和elgA)。elgA是编码前体的结构基因,elgB和elgC是编码翻译后的修饰基因,而elgTl和elgT2则是编码转运蛋白有关的基因。利用不同发酵培养基培养B69,发现KL培养基可以诱导elg基因簇表达。将发酵上清通过大孔吸附树脂、固相萃取以及制备型反向高效液相色谱三步分离纯化,最后获得3个组份,分别命名为elgicin A、elgicin B和elgicin C,其中elgicin B的含量最高。进一步分析发现elgicin A是两个不同组份的混合物,分别命名为elgicin AI和elgicin AⅡ。经质谱测定,ElgicinAⅠ、AⅡ、B和C四种化合物的相对分子质量分别是4536、4593、4706和4820Da。其中elgicin All的分子量比A1大57,elgicin B的分子量比AⅡ大113,而elgicinC的分子量比B大114,和氨基酸Gly、Ile/Leu、Asn等残基的分子量完全匹配,暗示它们可能来源于同一前体蛋白。Edman氨基酸序列分析表明,Elgicin B的N-末端氨基酸组成为Leu-Gly-Asp-Tyr,这和elgA基因编码的前体蛋白部分序列相一致,表明elgicin B是elgA的编码产物。结合elgicin AⅠ、elgicinⅡ和elgicin C的质谱结果,我们推断这4种多肽均来源于同一个前体肽,也就是ElgA。由一个前体肽经翻译后加工成四种羊毛硫抗生素,此至目前尚未见报道。故elgicins的生物合成机理值得进一步深入研究。体外活性分析表明elgicins对革兰氏阳性和阴性菌株均具有一定的的抑制作用。
