Isomerases in Bacterial Specialized Metabolism: Bioinformatic Characterization of the LmbX Protein from Lincomycin Biosynthesis

Abstract

This thesis focuses on isomerases in bacterial specialized metabolism, with particular emphasis on the LmbX protein, which catalyzes a key transformation in the biosynthesis of lincomycin. Based on sequence homology, LmbX is classified within the PhzF-like protein family, whose members participate in diverse biosynthetic pathways of natural products, where they catalyze rearrangement reactions. This work summarizes current knowledge on the structure, catalytic function, and biological role of PhzF-like enzymes and is complemented by a bioinformatic analysis, including the identification of homologs using BLASTp and the analysis of their relationships through sequence similarity networks, which revealed several functional subfamilies. The results suggest the existence of previously uncharacterized groups of proteins that may be involved in the biosynthesis of novel bioactive metabolites. Overall, this work contributes to a deeper understanding of the evolutionary diversity and functional variability of LmbX-type enzymes and provides a foundation for their further study and potential biotechnological applications.

Tato práce se zabývá izomerázami ve specializovaném metabolismu bakterií se zaměřením na protein LmbX, který katalyzuje klíčovou přeměnu v biosyntéze linkomycinu. Na základě sekvenční homologie je LmbX řazen do rodiny PhzF-like proteinů, jejíž členové se uplatňují v různých biosyntetických drahách přírodních látek, kde katalyzují přeskupovací reakce. Práce shrnuje současné poznatky o struktuře, katalytické funkci a biologické roli těchto enzymů a je doplněna bioinformatickou analýzou. Ta zahrnuje identifikaci homologů pomocí BLASTp a analýzu jejich vztahů prostřednictvím sekvenčních sítí podobnosti, které odhalily několik funkčních podrodin. Výsledky naznačují existenci dosud neprozkoumaných skupin proteinů s možnou rolí v biosyntéze nových bioaktivních metabolitů. Práce tak přispívá k hlubšímu porozumění evoluční diverzity a funkční variability enzymů typu LmbX a poskytuje základ pro jejich další studium i možné biotechnologické využití.