1月17日，Nature Communications在线发表了山东大学微生物改造技术全国重点实验室王海龙教授课题组的研究论文“Improving polyketide biosynthesis by rescuing the translation of truncated mRNAs into functional polyketide synthase subunits”。王海龙教授为论文通讯作者，博士研究生刘焱为论文第一作者。山东大学微生物改造技术全国重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。
聚酮化合物是一类结构多样且活性丰富的天然产物，对人类具有重要价值，包括如丁烯基多杀菌素、阿维菌素、雷帕霉素以及埃博霉素等。这些物质由聚酮合酶负责生物合成，该酶由多个功能模块组成，并通过对接结构域介导相邻聚酮合酶蛋白之间的相互作用形成多酶复合体。由于编码聚酮合酶的基因长度通常超过10kb，它们的mRNA较长，因此有更高的概率被截断。
为了探究截断的聚酮合酶mRNAs如何影响聚酮生物合成，研究组选择了负责丁烯基多杀菌素生物合成的busA基因（13kb），利用RedEx基因无痕定点突变技术将BusA蛋白拆分并测试其效果。结果表明，通过这种方法拆分后的聚酮合酶能够显著提高丁烯基多杀菌素的产量，最高可达原始产量的13倍。
此外，研究还展示了这种拆分方法对其他类型的聚酮合酶同样有效，比如阿维菌素和埃博霉素的生产，分别实现了5倍和10倍的产量提升。进一步分析发现，大部分（超过93%）的聚酮合酶mRNA是截断的，导致细胞资源浪费。为解决这一问题，研究人员提出了一种策略，在模块编码序列间插入特定序列以拯救截断mRNA的翻译，从而生成功能性聚酮合酶亚基，大幅提高了生物合成效率。
这项研究不仅丰富了聚酮化合物生物合成工程的技术工具箱，而且为其它大型多模块或多结构域蛋白质的改造提供了新思路，有助于增强这些蛋白质的功能。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省自然科学基金、山东大学杰出中青年学者基金等项目资助。
