Bioinformatic Guided Discovery and Characterization of New RiPP Natural Products

新 RiPP 天然产物的生物信息引导发现和表征

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY Ranging from penicillin to artemisinin, natural products have been essential in the discovery and development of new drugs. To complement the traditional activity-guided isolation approaches, genome mining techniques can enable an efficient and high throughput discovery pipeline by specifically targeting promising organisms and gene clusters for detailed study. However, detailed understanding of a biosynthetic pathway is typically needed, significantly constraining the search process. Therefore, alternative bioinformatic approaches combined with detailed biochemical characterization and bioactivity studies will help expand our collective understanding of bioactive secondary metabolites in nature and their value for human health. The overall focus of the Chekan lab is to utilize enzyme-independent genome mining as a guide to enable the discovery and detailed study of new types of bioactive natural products and biosynthetic pathways. This proposal focuses on the ribosomally synthesized and post-translationally modified peptide (RiPP) family of natural products. RiPPs are a ubiquitous family of natural products found across all domains of life and possess a wide range of bioactivities, with antibiotic activity being particularly well represented. These natural products all share a consistent biosynthetic logic, but can be generated from a wide variety of biosynthetic enzymes. In order to discover completely new classes of RiPPs, we propose to exploit conserved biosynthetic and structural features instead of specific enzymatic transformations. This will allow for rapid in silico identification of promising biosynthetic gene clusters that generate never before isolated molecules. To fully study and characterize these new pathways, a combination of biochemical and structural approaches will be employed. These results will give important insights into the new biosynthetic enzymes, reveal their mechanisms, and assess their applicability for engineering. Finally, this first project will reveal the bioactivity of the newly discovered natural products and their mechanism of action. To complement this discovery element, a second project will seek to link peptidic natural product families, for which no biosynthetic information is available, to their biosynthetic enzymes. This proposal will also enable the training of both graduate students and postdocs, the next generation of scientists responsible for advancing human health. Overall, the results of this proposal will not only lead to the discovery of new natural products and enzymes, but will inform future genome mining based discovery studies and pathway engineering efforts to identify promising drug leads.
项目概要 从青霉素到青蒿素,天然产物在发现和治疗过程中发挥着至关重要的作用。 新药开发。为了补充传统的活动引导分离方法,基因组挖掘 技术可以通过专门针对有希望的目标来实现高效和高吞吐量的发现管道 用于详细研究的生物体和基因簇。然而,对生物合成途径的详细了解是 通常需要,这极大地限制了搜索过程。因此,替代生物信息学方法 结合详细的生化表征和生物活性研究将有助于扩大我们的集体 了解自然界中的生物活性次生代谢物及其对人类健康的价值。 Chekan 实验室的总体重点是利用独立于酶的基因组挖掘作为指导,以实现 新型生物活性天然产物和生物合成途径的发现和详细研究。这 提案重点关注核糖体合成和翻译后修饰肽(RiPP)家族 天然产品。 RiPP 是一个无处不在的天然产物家族,存在于生活的各个领域并具有 具有广泛的生物活性,其中抗生素活性尤其突出。这些天然产品 它们都具有一致的生物合成逻辑,但可以由多种生物合成酶产生。在 为了发现全新类别的 RiPP,我们建议利用保守的生物合成和结构 特征而不是特定的酶促转化。这将允许在计算机上快速识别有前途的 生物合成基因簇产生以前从未分离过的分子。为了充分研究和表征这些 将采用新的途径、生物化学和结构方法的结合。这些结果将给出 对新生物合成酶的重要见解,揭示其机制,并评估其适用性 工程。最后,第一个项目将揭示新发现的天然产物的生物活性及其 作用机制。为了补充这一发现要素,第二个项目将寻求将肽天然 没有生物合成信息的产品系列及其生物合成酶。这个提议 还将培训研究生和博士后,他们是下一代科学家 为促进人类健康。总体而言,该提案的结果不仅会导致新天然物质的发现 产品和酶,但将为未来基于基因组挖掘的发现研究和途径工程提供信息 努力寻找有前景的药物线索。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Widely Distributed Biosynthetic Cassette Is Responsible for Diverse Plant Side Chain Cross-Linked Cyclopeptides.
广泛分布的生物合成盒负责多种植物侧链交联环肽。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023-02-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lima, Stella T;Ampolini, Brigitte G;Underwood, Ethan B;Graf, Tyler N;Earp, Cody E;Khedi, Imani C;Pasquale, Michael A;Chekan, Jonathan R
  • 通讯作者:
    Chekan, Jonathan R
Plant peptides - redefining an area of ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides.
  • DOI:
    10.1039/d3np00042g
  • 发表时间:
    2024-02-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    J. R. Chekan;L. S. Mydy;Michael A Pasquale;Rol;D. Kersten
  • 通讯作者:
    D. Kersten
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