Biarylitides as ultra-short ribosomal peptides of actinobacteria
Альтернативна назва
Біарилітиди як ультракороткі рибосомальні пептиди актинобактерій
Ескіз недоступний
Файли
Дата
2025
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
2076-0558
E-ISSN
2307-4663
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Actinobacteria are prolific producers of bioactive natural products, including numerous ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides (RiPPs). A recently discovered subgroup of RiPPs, the biarylitides, is characterized by ultra-short precursor peptides (3–5 amino acids) and a distinctive biaryl cross-link between aromatic residues. First reported in Planomonospora and Pyxidicoccus species, and later in Streptomyces, these compounds are generated by minimal gene clusters encoding a short precursor and a dedicated cytochrome P450 enzyme. The P450 “biarylitide synthases” catalyze unusual C–C, C–N, or C–O linkages, producing rigid macrocyclic scaffolds. Literature surveys show that over 90% of identified biarylitide gene clusters belong to actinobacteria, highlighting their evolutionary significance. Despite only a few experimental characterizations, biarylitides represent the shortest known RiPPs and expand our understanding of how minimal peptide scaffolds can yield chemically complex natural products.
Related cross-linked RiPPs, such as dynobactin A and neopetromin, demonstrate potent antibacterial or ecological functions, suggesting similar potential for biarylitides. Recent protein engineering of biarylitide P450s has also revealed broad substrate tolerance, opening opportunities for synthetic diversification. This review integrates data from recent biochemical and bioinformatic studies on the discovery, structure, and biosynthesis of biarylitides, with emphasis on their genetic organization and functional roles. Biarylitides exemplify a fascinating new class of ultra-short RiPP natural products, warranting continued genome mining and mechanistic exploration to uncover novel variants and clarify their ecological or pharmacological significance.
Актинобактерії є активними продуцентами біоактивних природних сполук, зокрема численних рибосомально синтезованих і посттрансляційно модифікованих пептидів (RiPPs). Нещодавно виявлена підгрупа цих сполук — біарилітиди — характеризується надзвичайно короткими прекурсорними пептидами (3–5 амінокислот) та унікальним біарильним зв’язком між ароматичними залишками. Уперше ці сполуки були описані у представників родів Planomonospora та Pyxidicoccus, а згодом — у Streptomyces. Біарилітиди синтезуються за участю мінімальних біосинтетичних генетичних кластерів, що кодують короткий прекурсорний пептид і специфічний фермент — цитохром P450. Ці P450-ензими, відомі як біарилітид-синтази, каталізують утворення нетипових C–C, C–N або C–O зв’язків, що формують жорсткі макроциклічні структури. Аналіз літературних даних свідчить, що понад 90% ідентифікованих біарилітидних генних кластерів належать актинобактеріям, що підкреслює їхнє еволюційне значення. Попри обмежену кількість експериментальних характеристик, біарилітиди є найкоротшими з відомих RiPPs і демонструють, як мінімальні пептидні структури можуть утворювати хімічно складні природні продукти. Споріднені з ними перехресно зшиті RiPP-сполуки, такі як динобактин A та неопетромін, проявляють потужну антибактеріальну або екологічну активність, що свідчить про подібний потенціал і для біарилітидів. Останні дослідження з білкової інженерії показали, що P450-ензими біарилітидів мають широку субстратну специфічність, відкриваючи перспективи для синтетичного розширення їхньої хімічної різноманітності. У цьому огляді узагальнено сучасні біохімічні та біоінформатичні дані щодо відкриття, структури та біосинтезу біарилітидів із фокусом на їхній генетичній організації та функціональних ролях. Біарилітиди становлять захопливий новий клас надкоротких RiPP-природних сполук, що потребує подальшого геномного скринінгу та механістичних досліджень для виявлення нових варіантів і з’ясування їхньої екологічної або фармакологічної значущості.
Актинобактерії є активними продуцентами біоактивних природних сполук, зокрема численних рибосомально синтезованих і посттрансляційно модифікованих пептидів (RiPPs). Нещодавно виявлена підгрупа цих сполук — біарилітиди — характеризується надзвичайно короткими прекурсорними пептидами (3–5 амінокислот) та унікальним біарильним зв’язком між ароматичними залишками. Уперше ці сполуки були описані у представників родів Planomonospora та Pyxidicoccus, а згодом — у Streptomyces. Біарилітиди синтезуються за участю мінімальних біосинтетичних генетичних кластерів, що кодують короткий прекурсорний пептид і специфічний фермент — цитохром P450. Ці P450-ензими, відомі як біарилітид-синтази, каталізують утворення нетипових C–C, C–N або C–O зв’язків, що формують жорсткі макроциклічні структури. Аналіз літературних даних свідчить, що понад 90% ідентифікованих біарилітидних генних кластерів належать актинобактеріям, що підкреслює їхнє еволюційне значення. Попри обмежену кількість експериментальних характеристик, біарилітиди є найкоротшими з відомих RiPPs і демонструють, як мінімальні пептидні структури можуть утворювати хімічно складні природні продукти. Споріднені з ними перехресно зшиті RiPP-сполуки, такі як динобактин A та неопетромін, проявляють потужну антибактеріальну або екологічну активність, що свідчить про подібний потенціал і для біарилітидів. Останні дослідження з білкової інженерії показали, що P450-ензими біарилітидів мають широку субстратну специфічність, відкриваючи перспективи для синтетичного розширення їхньої хімічної різноманітності. У цьому огляді узагальнено сучасні біохімічні та біоінформатичні дані щодо відкриття, структури та біосинтезу біарилітидів із фокусом на їхній генетичній організації та функціональних ролях. Біарилітиди становлять захопливий новий клас надкоротких RiPP-природних сполук, що потребує подальшого геномного скринінгу та механістичних досліджень для виявлення нових варіантів і з’ясування їхньої екологічної або фармакологічної значущості.
Опис
Ключові слова
biarylitides, Actinobacteria, RiPPs, cytochrome P450, biosynthetic gene clusters, біарилітиди, актинобактерії, цитохром P450, біосинтетичні генні кластери
Бібліографічний опис
Bidnyk M. Yu. Biarylitides as ultra-short ribosomal peptides of actinobacteria / M. Yu. Bidnyk, A. M. Ostapchuk // Мікробіологія і біотехнологія. – 2025. – № 3(65). – С. 54–77.
УДК
579.87;577.112