非核糖体肽合成酶作用机制

许多微生物产生的天然肽产物如铁载体肠杆菌素、生物表面活性剂表面活性物质，以及抗生素和细胞抑制剂等并不通过核糖体途径合成，而是通过非核糖体肽合成酶（nonribosomal peptide synthetases，NRPSs）途径产生。

NRPSs作用机制类似于脂肪酸合成酶(FAS)和I型聚酮类合成酶(PKS)，利用多载体巯基化模板机制，通过大型多酶复合体、以NRPS的模块构成为模板将底物逐个加于肽链之上。

NRPSs通常包括三个独立的结构域：

A结构域：腺苷腺化结构域，负责选择底物并活化为氨酰-AMP；

PCP结构域；肽酰基载体蛋白结构域也叫巯基化结构域(T结构域)，位于A结构域上游，负责将活化的底物以硫酯的形式固定在其辅酶磷酸泛酰巯基乙胺 (4'-phosphopantetheine，Ppant)；

C结构域：缩合结构域，于A结构域和PCP结构域之间，负责催化相邻两模块上供体多肽和受体氨基酸的肽键形成。

此外，在NRPS最后还有一个硫酯酶结构域(TE结构域)，以水解或环化的方式释放合成的多肽，以保证NRPSs能持续循环合成新的多肽。

多肽在NRPSs上的合成过程

如下图所示，A结构域从可利用的底物池中选择同源的氨基酸，合成相应的氨酰基-AMP；氨酰基-AMP随后转移到相邻 T结构域的磷酸泛酰巯基乙胺(Ppant)长臂上，形成氨酰基-S-酶中间产物；氨酰基-S-酶中间产物随后从A结构域转移到C 结构域，和上游的氨酰基-S-T结构域复合物、脂酰 CoA、或肽酰基-S-T结构域复合物发生缩合反应成肽键；新合成的肽酰基中间产物被 T结构域转移到下游C结构域；这样模块中的C-A-T基本单位就可引入氨基酸等单体而合成肽链。

图1 多肽在NRPSs上的合成过程

除了上述提到的必需结构域外，NRPSs还存在一些具有修饰功能的选择性结构域，如差向异构化结构域（E结构域）、甲基化结构域（M结构域）等。这些功能多样的结构域共同参与这些微生物次级代谢产物的合成，其结构的改变也可使得NRPSs产生新型的多肽。