結構生物化學/細胞器/核糖體/RNP
核糖體合成的天然產物 (RNP) 是一類肽，由於其翻譯後修飾 (PTM) 的多樣性而引起了科學家的興趣，這些修飾包括異環化或大環化、脫水、醯化、糖基化、鹵化、異戊烯化和差向異構化。這些 RNP 具有巨大潛力，因為與傳統的 20 種氨基酸相比，PTM 在結構和生物活性方面具有優勢。它們也很受歡迎，因為 RNP 具有相對較短的生物合成途徑，並且喜歡與許多其他化合物相互作用。
RNP 中一組特別令人感興趣的是 lantipeptides。它們是含有硫醚交聯氨基酸中消旋-鑭離子 (Lan) 和 (2S,3S,6R)-3-甲基鑭離子 (MeLan) 的多環肽。Lantipeptides 都是在核糖體上作為前體 LanA 肽合成的，該肽既包含引導肽（前體肽的 N 端部分，對生產很重要，但未修飾並從最終產物中裂解），又包含核心肽（前體肽的 C 端部分，在修飾和引導肽去除後成為最終產物）。Lantipeptides 共有四類：I 類、II 類、III 類和 IV 類。I 類 lantipeptides 分別透過脫水酶 LanB 和環化酶 LanC 進行絲氨酸/蘇氨酸脫水和硫醚環化。II 類 lantipeptides 具有 LanM，這是一種單一的雙功能 lantipeptide 合成酶，包含 N 端脫水酶和 C 端 LanC 樣環化酶結構域。III 類 lantipeptides 透過具有 N 端裂解酶結構域、中間激酶結構域和推定的 C 端環化酶結構域的三功能合成酶進行修飾。最後，IV 類 lantipeptides 具有 LanL，它與 III 類一樣包含 N 端裂解酶和激酶結構域，但其 C 端環化酶結構域類似於 LanC。
Lantipeptides 最初被認為只由一組特定的革蘭氏陽性厚壁菌產生，但基因組分析表明，其他生物體也產生 lantipeptides，例如放線菌、擬桿菌和衣原體。最近的一項研究在 1,466 個細菌基因組中的 478 箇中發現了 lantipeptide 生物合成基因。這表明 lantipeptides 在生物體中有多麼豐富，可以在生物體池中找到並收穫，供研究人員用來進行涉及這些產品的實驗。
Lantipeptides 對科學家來說很有趣，因為它們具有抗菌特性，但研究人員也發現它們還有許多其他用途。例如，人們對將 lantipeptides 用作化學治療劑很感興趣。這個想法來自於將 lantipeptide 乳酸鏈球菌肽作為食品防腐劑使用 50 多年的經驗，因為它在使用中沒有出現明顯的微生物抗性。
Lantipeptides 在製藥行業也具有很大潛力。它們已被證明對革蘭氏陽性細菌有效，包括耐藥菌株，如葡萄球菌、鏈球菌、腸球菌和梭狀芽孢桿菌，以及某些革蘭氏陰性病原體，如奈瑟氏菌和幽門螺桿菌。幾種由 lantipeptides 製成的藥物包括用於治療囊性纖維化的 duramycin 和用於治療艱難梭菌的 actagardine 衍生物。Mutacin 1140 目前正在開發用於治療革蘭氏陽性細菌感染。除了醫藥外，lantipeptides 還在農業、獸醫學和分子成像方面有應用，證明了它們在生化活性方面的多樣性。
研究人員已經研究了 lantipeptides 產生生物活性的機制，並且觀察到大多數抗菌 lantipeptides 透過形成孔隙來抑制細胞壁生物合成和/或破壞膜完整性。Lantibiotics，具有抗菌活性的 lantipeptides，靶向並結合必需的細胞壁前體脂質 II。這抑制了合成肽聚糖所需的反應，肽聚糖是細胞膜的重要組成部分。
Lantipeptides 的獨特硫醚交聯是透過生物合成酶在翻譯後新增的，透過將絲氨酸或蘇氨酸脫水成 α,β-不飽和殘基 2,3-二脫氫丙氨酸 (Dha) 或 (Z)-2,3-二脫氫丁氨酸 (Dhb) 分別進行，然後用一個半胱氨醯硫醇進行邁克爾型加成反應，形成硫醚橋。這些交聯對於化合物的活性至關重要，並有助於維持對蛋白水解和熱變性的穩定性。這使得 lantipeptides 在會使其他肽變性的生物條件下非常耐用。
為了合成 I 類 lantipeptides，兩種獨立的酶進行反應形成硫醚交聯：脫水酶 LanB 和環化酶 LanC。LanB 基因編碼約 1,000 個殘基的蛋白質，而 lanC 基因編碼約 400 個殘基的蛋白質。據信，這些反應涉及一個鋅離子，該離子透過活性位點的半胱氨酸-半胱氨酸-組氨酸三聯體結合。
目前，正在開發技術來改善 lantipeptides 的藥理特性，包括效力、穩定性和溶解度。一種方法是在大腸桿菌中體內生產 lantipeptides。由於大腸桿菌相對容易生長並且是一種經過充分研究的生物體，因此這簡化了基因操作並降低了成本。2011 年的一項研究證明了大腸桿菌生產修飾的 LanA 的多功能性。這項研究也代表了迄今為止關於在大腸桿菌中生產 I 類 lantipeptides 的唯一報道。2011 年報道的另外兩個大腸桿菌表達系統利用了專用的 lantipeptide 蛋白酶來生產成熟的 lantipeptides。與生產菌株相比，其中一個系統產量提高了四倍。使用大腸桿菌似乎是一種可行的體內生產 lantipeptides 的方法，進一步的研究可能會產生更有效的方法。
除了使用生物技術獲取 lantipeptides 外，化學方法也顯示出了一些希望。在 2008 年之前，唯一成功完全化學合成的 lantipeptide 是令人印象深刻的乳酸鏈球菌肽溶液相合成。然而，最近，已經報道了第一個第一個含有重疊交聯的 lantipeptide 的固體支撐全合成，即乳酸鏈球菌肽 3147 的 α-肽。這擴充套件了合成 lantipeptides 的可能性，應該與生物工程技術相結合進行進一步研究。