推薦一篇發表在Nature Chemical Biology上的文章“Peptide surfactants with post-translational C-methylations that promote bacterial development”，通訊作者是來自普林斯頓大學的Mohammad R. Seyedsayamdost，他們課題組的主要研究方向是細菌代謝組學及微生物種間相互作用。

細菌可以通過合成多肽來介導營養攝取和種間相互作用等生理過程，還有部分細菌會產生有助于生長發育的表面活性肽，通過改變水的表面張力來協助細菌產生氣生菌絲。在本文中，作者報道了一種新發現的天然表面活性肽clavusporin，該肽具有多個側鏈碳甲基化位點，其高疏水性有助于促進鏈霉菌（Streptomyces）的發育。

對clavusporin肽的發現來源于作者對鏈霉菌中RiPP基因簇的研究，該基因簇表達需要稀有的亮氨酸tRNA，且敲除其所在的質粒會對細菌孢子造成表型缺陷，然而其背后的分子機制在過去研究中仍未闡明。作者發現RiPP基因簇包含一個轉運蛋白（transporter, mpcT）,一個S9肽酶（peptidase, mpcP）,一個39聚體前體肽序列（mpcA），一個維生素B12依賴性的自由基S-腺苷甲硫氨酸（rSAM）酶（mpcB）和一個功能未知的結構域 （DUF5825, mpcC）。為了鑒定其產物并避免RiPP中天然的轉錄調控干擾，作者將菌株進行改造。首先將天然啟動子替換為組成型啟動子，其次是進行密碼子優化，將稀有亮氨酸密碼子（TTA）轉換為常見密碼子（CTG）。在收獲到的提取產物中，作者結合大分子質譜鑒定和基因簇中的天然編碼序列推測產生了甲基化多肽，這與基因簇中mpcB的功能相對應。通過高效液相色譜提取和NMR鑒定，作者最后獲得了由clavusporin A和B組成的混合多肽，揭示了肽段上多個甲基化位點的具體位置。

考慮到該多肽產物的序列特征和高度甲基化水平，作者推測其可能充當細菌陽離子表面活性劑的作用。因此作者測量了clavusporin對表面張力的影響，發現接觸角測量和水表面張力系數定量表征均證實了clavusporin降低了水的表面張力，而外加的無額外甲基化MpcA對應序列多肽也可一定程度上充當弱表面活性劑的效果。表面張力下降對鏈霉菌氣生菌絲生長具有顯著的促進作用，證實了該天然多肽對細菌發育的正面影響。

隨后，為了探索clavusporin的生物合成過程，作者在大腸桿菌中共表達麥芽糖結合蛋白（MBP）融合的MpcA和其他功能酶，并額外導入編碼Fe-S簇組裝蛋白的質粒pDB1282和用于提高細胞鈷胺素可用性的pBAD42-BtuCEDFB。通過排列組合不同功能酶的共表達，作者發現MpcBC的反應性在很大程度上依賴于MpcA前導肽，因此MpcA上的甲基化先于肽的切割，隨后MpcP作為位點特異性蛋白酶從MpcA中去除前導肽，再由MpcT轉運到細胞外，最后另一未知的細胞外蛋白酶切割去除MpcA中的跟隨子（尾部序列）。最后作者通過生物信息學挖掘，發現mpc型基因簇廣泛存在于放線菌中。

總的來說，本文發現細菌可分泌一種具有翻譯后碳-甲基化修飾的肽，可作為表面活性劑促進細菌發育。

本文作者：FTY

責任編輯：MB

DOI：10.1038/s41589-025-01882-8

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01882-8