推荐一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章“Peptide surfactants with post-translational C-methylations that promote bacterial development”，通讯作者是来自普林斯顿大学的Mohammad R. Seyedsayamdost，他们课题组的主要研究方向是细菌代谢组学及微生物种间相互作用。

细菌可以通过合成多肽来介导营养摄取和种间相互作用等生理过程，还有部分细菌会产生有助于生长发育的表面活性肽，通过改变水的表面张力来协助细菌产生气生菌丝。在本文中，作者报道了一种新发现的天然表面活性肽clavusporin，该肽具有多个侧链碳甲基化位点，其高疏水性有助于促进链霉菌（Streptomyces）的发育。

对clavusporin肽的发现来源于作者对链霉菌中RiPP基因簇的研究，该基因簇表达需要稀有的亮氨酸tRNA，且敲除其所在的质粒会对细菌孢子造成表型缺陷，然而其背后的分子机制在过去研究中仍未阐明。作者发现RiPP基因簇包含一个转运蛋白（transporter, mpcT）,一个S9肽酶（peptidase, mpcP）,一个39聚体前体肽序列（mpcA），一个维生素B12依赖性的自由基S-腺苷甲硫氨酸（rSAM）酶（mpcB）和一个功能未知的结构域 （DUF5825, mpcC）。为了鉴定其产物并避免RiPP中天然的转录调控干扰，作者将菌株进行改造。首先将天然启动子替换为组成型启动子，其次是进行密码子优化，将稀有亮氨酸密码子（TTA）转换为常见密码子（CTG）。在收获到的提取产物中，作者结合大分子质谱鉴定和基因簇中的天然编码序列推测产生了甲基化多肽，这与基因簇中mpcB的功能相对应。通过高效液相色谱提取和NMR鉴定，作者最后获得了由clavusporin A和B组成的混合多肽，揭示了肽段上多个甲基化位点的具体位置。

考虑到该多肽产物的序列特征和高度甲基化水平，作者推测其可能充当细菌阳离子表面活性剂的作用。因此作者测量了clavusporin对表面张力的影响，发现接触角测量和水表面张力系数定量表征均证实了clavusporin降低了水的表面张力，而外加的无额外甲基化MpcA对应序列多肽也可一定程度上充当弱表面活性剂的效果。表面张力下降对链霉菌气生菌丝生长具有显著的促进作用，证实了该天然多肽对细菌发育的正面影响。

随后，为了探索clavusporin的生物合成过程，作者在大肠杆菌中共表达麦芽糖结合蛋白（MBP）融合的MpcA和其他功能酶，并额外导入编码Fe-S簇组装蛋白的质粒pDB1282和用于提高细胞钴胺素可用性的pBAD42-BtuCEDFB。通过排列组合不同功能酶的共表达，作者发现MpcBC的反应性在很大程度上依赖于MpcA前导肽，因此MpcA上的甲基化先于肽的切割，随后MpcP作为位点特异性蛋白酶从MpcA中去除前导肽，再由MpcT转运到细胞外，最后另一未知的细胞外蛋白酶切割去除MpcA中的跟随子（尾部序列）。最后作者通过生物信息学挖掘，发现mpc型基因簇广泛存在于放线菌中。

总的来说，本文发现细菌可分泌一种具有翻译后碳-甲基化修饰的肽，可作为表面活性剂促进细菌发育。

本文作者：FTY

责任编辑：MB

DOI：10.1038/s41589-025-01882-8

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01882-8