title: Entdeckung und Mechanismen der einyigartigen Modifikation des Lassopeptides Paeninodin aus Paenibacillus dendritiformis C454
title: Discovery and insight into the unique tailoring of the paeninodin lasso peptide from paenibacillus dendritiformis C454
Creators: name: Zhu, Shaozhou
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: lasso peptide, modification
Chemistry and allied sciences
Chemie
Paeninodin
Biosynthese
Lassopeptid, Modifikation
Bio-Produkt , Bacillus
Phosphorylierung

description: 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.
description: 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, lasso peptides only
      have a unique knotted topology in which the tail of the
      peptide is threaded through an N-terminal macrolactam ring
      and trapped by steric hindrance of bulky side chains
      stabilizing the entropically disfavored lasso structure.
      Except for this unusual knot structure, further
      posttranslational modifications on lasso peptides are very
      rare. Besides, lasso peptides have so far only been isolated
      from Proteo- and Actinobacterial sources. In this thesis, the
      lasso gene cluster from the Firmicute P. dendritiformis was
      investigated. Paeninodin, a new lasso peptide with an unusual
      phosphorylation at the side chain of the last serine was
      discovered by expression of this cluster in a heterologous
      host. The Paeninodin lasso peptide was isolated from a
      culture pellet. Mass spectrometric, carboxypeptidase Y assays
      and IM-MS studies proved paeninodin to be a new
      representative of lasso peptides. Morever, the biosynthetic
      pathway of modified lasso peptide was delineated through in
      vivo and in vitro studies. The kinase turned out to be a
      novel lasso peptide precursor kinase with wide substrate
      specificity. These results provide a way for the generation
      of novel lasso peptide analogs and, thereby, would facilitate
      lasso peptide engineering in the future.