环境细菌Pedobacter中可遗传操作分支的发现：天然产物挖掘的新热点

本研究针对抗生素耐药性等全球性挑战，聚焦未被充分开发的Bacteroidota门细菌Pedobacter属。研究人员通过基因组挖掘和代谢组学分析，发现了一个富含非核糖体肽合成酶(NRPS)基因簇的进化分支，并成功开发了该菌属的遗传操作工具。研究鉴定了12种含罕见脱氢缬氨酸的线性脂肽类化合物cryopeptins A-N，揭示了单个NRPS基因簇通过组合脂肪酸整合和迭代氨基酸组装产生结构多样性的独特机制。这项工作为从非传统微生物来源发现新型天然产物提供了范例，相关成果发表于《Scientific Reports》。

　　

随着抗生素耐药性危机的加剧，传统微生物来源（如放线菌）的新天然产物发现率持续下降，科学家们正将目光转向未被充分开发的细菌类群。在Bacteroidota门中，Pedobacter属因其丰富的生物合成基因簇(BGC)而备受关注，但受限于遗传工具的缺乏，其天然产物研究长期停滞。这项由德国吉森大学等机构合作完成的研究，通过整合生物信息学、遗传学和化学方法，成功解锁了这一"微生物暗物质"的药用潜力。

研究团队首先对143株Pedobacter基因组进行系统分析，发现一个特殊进化分支（P. cryoconitis branch）富含多模块NRPS基因簇。通过开发新型转座子和同源重组系统，首次实现了该菌属的基因敲除。结合UPLC-HR-ESI-MS/MS和分子网络技术，将NRPS-4基因簇与12种新型脂肽cryopeptins的 biosynthesis联系起来。核磁共振(NMR)和全合成证实这些化合物含有罕见的脱氢缬氨酸(Dhv)结构，且均由单个NRPS通过创新性的迭代组装机制产生。

主要技术方法
研究采用全基因组测序和antiSMASH分析143株Pedobacter的BGC分布；通过优化接合转移和电转化建立遗传操作系统；利用GNPS平台构建代谢分子网络；通过NMR、Marfey分析和化学合成确定cryopeptins的绝对构型；使用NaPDoS预测NRPS功能域。

A Pedobacter branch is enriched in unique multimodular NRPS gene clusters
系统发育分析揭示P. cryoconitis分支具有显著更高的BGC负载量（平均18.25个/株），其中43%为多模块NRPS基因簇。BiG-SCAPE分析显示这些NRPS与已知MIBiG数据库无同源性，代表全新的化学空间。

Targeted deletion of NRPS-4 confirms its role in producing the target lipopeptide family
通过构建crpA敲除株PAMC 27485 crpA::ermR，结合代谢组学证实NRPS-4负责产生目标脂肽家族。分子网络分析还发现结构相关的七肽衍生物。

The cryopeptins: a structurally diverse lipopeptide family
分离鉴定的12种cryopeptins（A-N）分为五肽和七肽两类，均含有Dhv残基。通过全合成和Marfey分析确定2S-甲基丁酰基起始单元和L型氨基酸构型。尽管结构多样，生物活性筛选显示其抗菌和蛋白酶抑制活性有限。

Cryopeptin biosynthesis involves iterative use of NRPS modules and dehydrovaline formation
生物合成途径解析表明，CrpA（金属β-内酰胺酶）可能催化缬氨酸羟基化作为Dhv形成的前体，而CrpB中模块2-3的迭代使用解释了七肽中重复的Dhv-Arg motif。

这项研究的意义在于：首次建立了Pedobacter的遗传操作系统，为挖掘其"沉默"BGC提供了关键技术；揭示了NRPS通过组合生物合成产生结构多样性的新机制；尽管cryopeptins本身生物活性有限，其独特的Dhv结构和生物合成逻辑为工程化改造提供了模板。研究者提出的"整合式代谢基因组学"方法，为从非传统微生物中发现新颖天然产物建立了标准化流程。这项工作发表在《Scientific Reports》上，为应对抗生素耐药性挑战开辟了新的资源宝库。