m.quanpro.cn
中國(guó)科學(xué)院微生物研究所尹文兵研究團(tuán)隊(duì)在真菌隱性次級(jí)代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性形成機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所真菌學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尹文兵研究團(tuán)隊(duì)在化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Angewandte Chemie發(fā)表了題為“Pretrichodermamide A biosynthesis reveals the hidden diversity of epidithiodiketopiperazines”的文章，通過(guò)解析pretrichodermamide A的生物合成途徑，揭示了非沉默生物合成途徑中隱性多硫代二酮哌嗪類化合物（ETP）類次級(jí)代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性的形成機(jī)制。
ETPs是一類由真菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其中一個(gè)亞類pretrichodermamides含有獨(dú)特的α,
'-二硫橋、1, 2-噁嗪環(huán)和復(fù)雜的多環(huán)結(jié)構(gòu)（A–F環(huán)，圖1），復(fù)雜的結(jié)構(gòu)加大了其有機(jī)合成的難度，嚴(yán)重制約了pretrichodermamide的藥用開發(fā)。因此，研究pretrichodermamides的生物合成途徑是理解該類次級(jí)代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和多樣性的關(guān)鍵手段。
圖1. 真菌中具有α,
'-二硫橋的ETPs
前期研究中，尹文兵團(tuán)隊(duì)在炭團(tuán)木霉中鑒定了pretrichodermamide A和其生物合成基因簇（Chemical Science, 2021, 12, 4132-4138）。本項(xiàng)研究則通過(guò)基因敲除和體外蛋白反應(yīng)解析α,
'-二硫橋形成后的pretrichodermamide A生物合成步驟（圖2），結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)細(xì)胞色素P450氧化酶TdaB和TdaQ分別催化C8, C9過(guò)氧化和N10羥基化，再經(jīng)由自發(fā)環(huán)化形成獨(dú)特的1, 2-噁嗪環(huán)（B環(huán)），這一發(fā)現(xiàn)為1, 2-噁嗪環(huán)的酶法合成提供了新元件；P450氧化酶TdaI、甲基轉(zhuǎn)移酶TdaO和TdaH依次作用，完成E環(huán)的修飾；還原酶TdaD將呋喃環(huán)（D環(huán)）還原；P450氧化酶TdaG催化環(huán)己二烯結(jié)構(gòu)（A環(huán)）的氧化。
圖2. Pretrichodermamide A的生物合成途徑
作者在基因敲除突變株中還發(fā)現(xiàn)大量隱秘的ETPs，其中20個(gè)通過(guò)NMR進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。比如，tdaI敲除后，其前體6可以被TdaG、TdaD和TdaH分別催化，經(jīng)由三條不同的旁支途徑，形成6a–6g、15、15c以及15g（圖3），這些結(jié)果說(shuō)明tda基因簇中不同的修飾酶雖然均具有良好的底物選擇寬泛性，但它們催化的位點(diǎn)和反應(yīng)卻都是專一的。本研究以TdaG、TdaD和TdaH為例，通過(guò)不同底物喂養(yǎng)和體外蛋白反應(yīng)，證實(shí)了它們底物選擇的寬泛性。
圖3. Pretrichodermamide A生物合成途徑中ETPs結(jié)構(gòu)多樣性形成機(jī)制
本研究通過(guò)解析α,
'-二硫橋形成后的pretrichodermamide A復(fù)雜生物合成步驟，鑒定了7個(gè)關(guān)鍵的修飾酶，發(fā)現(xiàn)超過(guò)20個(gè)隱秘的ETPs，揭示了該類次級(jí)代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性的形成機(jī)制。又通過(guò)這些修飾酶的催化特性，實(shí)現(xiàn)ETPs的可預(yù)測(cè)生物合成，為其定向挖掘及多樣性創(chuàng)制提供了新思路。
本研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院從0到1原始創(chuàng)新項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃生物資源衍生庫(kù)項(xiàng)目和博士后科學(xué)基金的資助。尹文兵研究員為本文通訊作者，特別研究助理范潔博士和冉火苗博士為共同第一作者，德國(guó)馬爾堡大學(xué)李書明教授和中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所胡友財(cái)研究員對(duì)本研究給予了大力支持。
| 版權(quán)聲明： 1.依據(jù)《服務(wù)條款》，本網(wǎng)頁(yè)發(fā)布的原創(chuàng)作品，版權(quán)歸發(fā)布者（即注冊(cè)用戶）所有；本網(wǎng)頁(yè)發(fā)布的轉(zhuǎn)載作品，由發(fā)布者按照互聯(lián)網(wǎng)精神進(jìn)行分享，遵守相關(guān)法律法規(guī)，無(wú)商業(yè)獲利行為，無(wú)版權(quán)糾紛。 2.本網(wǎng)頁(yè)是第三方信息存儲(chǔ)空間，阿酷公司是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，服務(wù)對(duì)象為注冊(cè)用戶。該項(xiàng)服務(wù)免費(fèi)，阿酷公司不向注冊(cè)用戶收取任何費(fèi)用。 名稱：阿酷（北京）科技發(fā)展有限公司 聯(lián)系人：李女士，QQ468780427 網(wǎng)絡(luò)地址：www.arkoo.com 3.本網(wǎng)頁(yè)參與各方的所有行為，完全遵守《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護(hù)條例》。如有侵權(quán)行為，請(qǐng)權(quán)利人通知阿酷公司，阿酷公司將根據(jù)本條例第二十二條規(guī)定刪除侵權(quán)作品。 |