林可酰胺类抗生素是一类天然来源的重要的抗生素家族，主要包括林可霉素（一般指其A组分，lincomycinA）和天青菌素(celesticetin)，其结构特征是都由氨基酸和一特殊的八碳硫糖两单元通过酰胺键连接而成。长期以来，林可霉素及其衍生物克林霉素在临床上被广泛应用于治疗革兰氏阳性菌引起的感染;但是，我们对其生物合成的认识仍十分有限，特别是八碳硫糖中硫原子的来源及其上载机制一直没有得到阐明。本文从林可霉素中八碳硫糖单元的硫引入机制入手展开研究，以期阐明林可霉素与天青菌素中不同硫修饰的形成机制。　　对林可霉素的生物合成基因簇进行深入生物信息学分析后，我们推测基因lmbT、lmbV及lmbE可能与硫源相关，而lmbC、lmbN及lmbD可能与两结构单元的缩合相关。我们构建了以上基因分别敲除的突变株（lmbE需要与代偿基因lmbE3457同时敲除），发酵结果显示林可霉素均不再产生，这证实了它们都是林可霉素生物合成所必需的基因。在ΔlmbE突变株中，分离到林可霉素与放线硫醇(mycothiol，MSH)以硫醚相连的结合物1;在ΔlmbV突变株中，我分离到林可霉素与麦角硫因（ergothioneine，EGT）以硫醚相连的结合物4;而ΔlmbC、ΔlmbN及ΔlmbD突变株表型一致，都积累正丙基脯氨酸(propyl-L-proline，PPL)及八碳糖与EGT以硫醚相连的结合物5。以上结果预示着MSH和EGT这两个小分子硫醇可能参与了林可霉素的生物合成。于是，我们将MSH与EGT的生物合成分别进行中断，相应突变株（ΔmshA和ΔegtD）的发酵表型进一步证实了该推测。体外生化研究表明，林可霉素的生物合成是在EGT和MSH的相互配合且精确有序地指导下完成的:首先，糖基转移酶LmbT催化将GDP活化的八碳糖6中的糖基转移到EGT上形成化合物5;随后，5在腺苷化酶LmbC、LmbN的N端载体蛋白以及未知蛋白LmbD的协同作用下，以类似于NRPS催化的方式与PPL单元发生缩合形成化合物4;接着，4在DinB家族蛋白LmbV作用下与MSH发生特殊的硫醇交换反应生成1;最后，Mca(mycothiol conjugate amidase)解毒蛋白LmbE水解化合物1生成硫醚氨酸产物3。另外，化合物1和3都能被ΔmshA突变株转化至终产物林可霉素，这一结果也进一步确证了以上途径。　　在阐明林可霉素的硫来源及引入机制后，下面我们接着研究林可霉素与天青菌素中不同硫修饰（前者是硫甲基，而后者是巯基乙醇的两碳单元）的形成机制。体内和体外研究表明，该不同硫修饰是由一对同源性较高但活性不同的PLP依赖的酶（LmbF和CcbF）导向，并在不同的后修饰酶协同作用下完成。在林可霉素的后期生物合成途径中，MSH来源的半胱氨酸结合物14在LmbF催化下发生β裂解反应生成巯基产物15，随后其在LmbG催化下发生硫甲基化生成终产物林可霉素;而在天青菌素的后期生物合成途径中，也存在类似的半胱氨酸结合物中间体10，但不同的是，在CcbF催化下该化合物发生罕见的脱羧偶联的氧化性脱氨反应生成醛式产物11，随后其在O-甲基化酶Ccb4及还原酶Ccb5作用下生成最终的含两碳单元的desalicetin（天青菌素的去水杨酸前体）。在完全阐明两种后期生物合成途径后，我们采用体外组合生物合成的方式，对这两种途径中共同的半胱氨酸中间体（14和10）分别进行不同的硫处理及后修饰，成功得到了一系列杂合的林可酰胺类抗生素（包括天然来源的Bu-2545）。　　综上所述，我们完全阐明了林可霉素中的生物合成是在两个小分子硫醇（EGT和MSH）的协同作用指导下完成的;而且，这一独特的硫引入机制是天青菌素在内的林可酰胺类抗生素所共同采用的生物合成策略;但不同的硫处理及后修饰方式导向最终结构中不同的硫修饰基团，而特别值得注意的是，天青菌素中涉及的脱羧偶联的氧化性脱氨反应代表了一类新型的氧气依赖的PLP酶学活性。小分子硫醇通过两个罕见的S-糖苷化反应主导了林可霉素的生物合成进程，不但代表了EGT参与生化反应的首个范例，而且提供了一种MSH依赖的硫引入新模式。更重要的是，这一发现显然突破了对小分子硫醇生物学功能的现有认知:小分子硫醇不但可以充当广为人知的“保护性”角色，而且可以前所未有地扮演“建设性”的角色用于指导和参与活性功能分子的体内组装。