多学科的交叉碰撞与融合是科研创新的重要源泉。上海科技大学物质科学与技术学院李健、凌盛杰、刘一凡课题组在合成生物学、材料科学、化学及生物信息学等交叉领域密切合作，继开发构建了有生命的“活体凝胶”后，取得又一新成果，构建了核糖体肽类活性天然产物的体外生物合成与发现新平台，该成果在线发表于国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。
核糖体翻译后修饰肽类（RiPPs）是一类活性天然产物，其化学结构复杂且丰富多样，具有抗菌等多种生物活性。随着基因测序和人工智能的迅猛发展，在原核、真核和古细菌等生物体中已发现RiPPs的广泛分布，但绝大部分生物合成RiPPs的基因簇（gene cluster）尚待探究。因而，亟需一种高效的生物合成平台，用于RiPPs的快速发现、生物合成与活性鉴定，以满足深入机制研究和临床应用的需求。
针对上述需求，上科大物质学院联合团队结合无细胞基因表达、生物催化和生物信息学等交叉手段，构建了一种高效的体外RiPPs生物合成平台（a unified biocatalysis system, UniBioCat），该平台可同时实现RiPPs的体外基因表达、酶修饰与多肽成熟等不同阶段，所需时间较传统体内生物合成方法大大缩短。以RiPPs中的羊毛硫肽salivaricin B为例，利用UniBioCat不仅可以实现该多肽的生物全合成，还可以快速合成并筛选salivaricin B突变体，以获抑菌活性更高的工程化改造多肽。同时，该平台对RiPPs的体外生物合成具有普适性，即使是基因挖掘和生物信息分析工具预测出的未知RiPPs，UniBioCat也可快速合成并筛选出具有抑菌活性的多肽类天然产物，这对加速新颖活性RiPPs的发现、鉴定与合成具有重要推动作用。
物质学院李健课题组刘晚秋副研究员和2022级博士研究生季向阳为论文共同第一作者，李健、凌盛杰、刘一凡，及斯坦福大学Michael C. Jewett教授为论文共同通讯作者。上海科技大学为第一完成单位，先进医用材料与医疗器械全国重点实验室和上海临床研究中心为论文共同完成单位。
图1 UniBioCat平台构建及用于RiPPs生物合成、改造和发现示意图。
图2 利用UniBioCat平台实现salivaricin B的体外表达、修饰、成熟及活性验证。
论文标题：Cell-free biosynthesis and engineering of ribosomally synthesized lanthipeptides
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48726-y#Abs1
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