Biochemical and biophysical investigation of the HalM2 lanthipeptide synthetase using mass spectrometry.

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Date: Mar. 2022
From: Canadian Journal of Chemistry(Vol. 100, Issue 3)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 9,264 words
Lexile Measure: 1900L

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Abstract :

The rapid emergence of antimicrobial resistance in clinical settings has called for renewed efforts to discover and develop new antimicrobial compounds. Lanthipeptides present a promising, genetically encoded molecular scaffold for the engineering of structurally complex, biologically active peptides. These peptide natural products are constructed by enzymes (lanthipeptide synthetases) with relaxed substrate specificity that iteratively modify the precursor lanthipeptide to generate structures with defined sets of thioether macrocycles. The mechanistic features that guide the maturation of lanthipeptides into their proper, fully modified forms are obscured by the complexity of the multistep maturation and the large size and dynamic structures of the synthetases and precursor peptides. Over the past several years, our lab has been developing a suite of mass spectrometry-based techniques that are ideally suited to untangling the complex reaction sequences and molecular interactions that define lanthipeptide biosynthesis. This review focuses on our development and application of these mass spectrometry-based techniques to investigate the biochemical, kinetic, and biophysical properties of the haloduracin [beta] class II lanthipeptide synthetase, HalM2. Key words: lanthipeptides, biosynthesis, natural products, mass spectrometry, mechanistic enzymology. L'emergence rapide de la resistance aux antimicrobiens dans les milieux cliniques a suscite un regain d'efforts pour decouvrir et mettre au point de nouveaux composes antimicrobiens. Les lanthipeptides presentent une structure moleculaire genetiquement encodee qui est prometteuse pour la conception de peptides structurellement complexes et biologiquement actifs. Ces produits naturels peptidiques sont construits par des enzymes (les lanthipeptide synthetases), dont la specificite du substrat n'est pas stricte et qui modifient par iterations le lanthipeptide precurseur pour generer des structures avec des motifs dermis de thioethers macrocycliques. Les caracteristiques mecanistiques qui guident la maturation des lanthipeptides vers leurs formes completement modifiees et fonctionnelles sont mal comprises en raison de la complexity de la maturation, qui se produit en plusieurs etapes, et par les structures dynamiques et la grande taille des synthetases et des peptides precurseurs. Au cours des dernieres annees, les chercheurs de notre laboratoire ont mis au point une serie de techniques fondees sur la spectrometrie de masse, parfaitement adaptees pour distinguer les sequences de reaction complexes et les interactions moleculaires qui defmissent la biosynthese des lanthipeptides. Cette revue de litterature porte sur nos travaux de developpement et d'application de ces techniques de spectrometrie de masse pour etudier les proprietes biochimiques, cinetiques et biophysiques de la lanthipeptide synthetase de classe II de l'haloduracine [beta], HalM2. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: lanthipeptides, biosynthese, produits naturels, spectrometrie de masse, enzymologie mecanistique.

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Gale Document Number: GALE|A697673606