Разработка алгоритма идетнификации N-концевых ацетилтрансфераз бактерий и верификация их функциональной активности

N-концевые ацетилтрансферазы (NAT) бактерий ацетилируют α-аминогруппу в аминокислотах и белках, участвуют в биосинтезе лантибиотиков и инактивации ряда антибиотиков. NAT находят применение в биотехнологии для направленного ацетилирования рекомбинантных белков и пептидов. В этой связи актуален поиск NAT, отличающихся по субстратной специфичности, а также способных функционировать в реакции при высоких температурах, широком диапазоне рН и др. Мы разработали специфические характеристики и алгоритм поиска для идентификации N-концевых ацетилтрансфераз на примере термофильной бактерии Thermus thermophilus. Из 14 аннотированных в геноме АТ мы отобрали шесть «предполагаемых» NAT. Часть генов, кодирующих отобранные NAT, были успешно клонированы, наработаны и очищены из клеток E. coli. Была подтверждена специфическая ферментативная активность ряда ферментов.

1. Burckhardt R.M., Escalante-Semerena J.C. Small-Molecule Acetylation by GCN5-Related N-Acetyltransferases in Bacteria. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2020;15;84(2):e00090-19. DOI: 10.1128/MMBR.00090-19.

2. Chen J., et al. Production of N(alpha)-acetyl Talpha1HSA through in vitro acetylation by RimJ. Oncotarget. 2017;8(56):95247–95255.

3. Deng S., Marmorstein R. Protein N-Terminal Acetylation: Structural Basis, Mechanism, Versatility, and Regulation. Trends Biochem. Sci. 2021;46(1):15–27.

4. Esipov R.S., et al. Development of the intein-mediated method for production of recombinant thymosin beta4 from the acetylated in vivo fusion protein. J. Biotechnol. 2016;228:73–81.

5. Hentchel K.L., Escalante-Semerena J.C. Acylation of Biomolecules in Prokaryotes: a Widespread Strategy for the Control of Biological Function and Metabolic Stress. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2015;79(3):321–346.

6. Hentchel K.L., Escalante-Semerena J.C. In Salmonella enterica, the Gcn5-related acetyltransferase MddA (formerly YncA) acetylates methionine sulfoximine and methionine sulfone, blocking their toxic effects. J. Bacteriol. 2015;197(2):314–325.

7. Huang E., Yousef A.E. Biosynthesis of paenibacillin, a lantibiotic with N-terminal acetylation, by Paenibacillus polymyxa. Microbiol. Res. 2015;181:15–21.

8. Kazakov T., et al. The RimL transacetylase provides resistance to translation inhibitor microcin C. J. Bacteriology. 2014;196(19):3377–3385.

9. Ren J., et al. Protein Acetylation and Its Role in Bacterial Virulence. Trends Microbiol. 2017;25(9):768–779.