m.quanpro.cn
中國科學院微生物研究所尹文兵研究團隊在真菌隱性次級代謝產物結構多樣性形成機制研究中取得重要進展
近日，中國科學院微生物研究所真菌學國家重點實驗室尹文兵研究團隊在化學領域權威期刊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）類次級代謝產物結構多樣性的形成機制。
ETPs是一類由真菌產生的次級代謝產物，其中一個亞類pretrichodermamides含有獨特的α,
'-二硫橋、1, 2-噁嗪環(huán)和復雜的多環(huán)結構（A–F環(huán)，圖1），復雜的結構加大了其有機合成的難度，嚴重制約了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代謝產物結構復雜性和多樣性的關鍵手段。
圖1. 真菌中具有α,
'-二硫橋的ETPs
前期研究中，尹文兵團隊在炭團木霉中鑒定了pretrichodermamide A和其生物合成基因簇（Chemical Science, 2021, 12, 4132-4138）。本項研究則通過基因敲除和體外蛋白反應解析α,
'-二硫橋形成后的pretrichodermamide A生物合成步驟（圖2），結果發(fā)現(xiàn)兩個細胞色素P450氧化酶TdaB和TdaQ分別催化C8, C9過氧化和N10羥基化，再經由自發(fā)環(huán)化形成獨特的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)己二烯結構（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個通過NMR進行了結構鑒定。比如，tdaI敲除后，其前體6可以被TdaG、TdaD和TdaH分別催化，經由三條不同的旁支途徑，形成6a–6g、15、15c以及15g（圖3），這些結果說明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，但它們催化的位點和反應卻都是專一的。本研究以TdaG、TdaD和TdaH為例，通過不同底物喂養(yǎng)和體外蛋白反應，證實了它們底物選擇的寬泛性。
圖3. Pretrichodermamide A生物合成途徑中ETPs結構多樣性形成機制
本研究通過解析α,
'-二硫橋形成后的pretrichodermamide A復雜生物合成步驟，鑒定了7個關鍵的修飾酶，發(fā)現(xiàn)超過20個隱秘的ETPs，揭示了該類次級代謝產物結構多樣性的形成機制。又通過這些修飾酶的催化特性，實現(xiàn)ETPs的可預測生物合成，為其定向挖掘及多樣性創(chuàng)制提供了新思路。
本研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委、中國科學院從0到1原始創(chuàng)新項目、中國科學院戰(zhàn)略生物資源服務網絡計劃生物資源衍生庫項目和博士后科學基金的資助。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，德國馬爾堡大學李書明教授和中國醫(yī)學科學院藥物研究所胡友財研究員對本研究給予了大力支持。
| 版權聲明： 1.依據(jù)《服務條款》，本網頁發(fā)布的原創(chuàng)作品，版權歸發(fā)布者（即注冊用戶）所有；本網頁發(fā)布的轉載作品，由發(fā)布者按照互聯(lián)網精神進行分享，遵守相關法律法規(guī)，無商業(yè)獲利行為，無版權糾紛。 2.本網頁是第三方信息存儲空間，阿酷公司是網絡服務提供者，服務對象為注冊用戶。該項服務免費，阿酷公司不向注冊用戶收取任何費用。 名稱：阿酷（北京）科技發(fā)展有限公司 聯(lián)系人：李女士，QQ468780427 網絡地址：www.arkoo.com 3.本網頁參與各方的所有行為，完全遵守《信息網絡傳播權保護條例》。如有侵權行為，請權利人通知阿酷公司，阿酷公司將根據(jù)本條例第二十二條規(guī)定刪除侵權作品。 |