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    1. 探索發現 · 交大智慧

      上海交大系統生物醫學研究院團隊解析活性天然產物中苯并吡喃成環機制

      近日,美國化學會旗下催化領域頂級期刊《ACS Catalysis》在線刊發了系統生物醫學研究院徐岷涓副研究員關于微生物天然產物中吡喃環形成的酶學機制的最新成果,該文章同時被選為ACS Editors’ Choice亮點論文推薦給讀者。該工作闡明了廈門霉素生物合成途徑中催化苯并吡喃成環的環化酶(XimE)的催化機制,揭示了該酶的關鍵活性位點和底物寬泛性,為利用該酶合成植物來源的線性及角型香豆素類化合物鋪平了道路。

      苯并吡喃環是眾多具有生物學活性天然產物的核心骨架,這類化合物主要分布在傘形科、金絲桃科等傳統藥用植物中。徐岷涓等首次從廈門鏈霉菌318中分離到一系列苯并吡喃類化合物,發現其為具有抗纖維化活性的藥物候選物,將其命名為廈門霉素(xiamenmycin)。進一步,利用廈門霉素的生物合成途徑中異戊烯基轉移酶(XimB)進行組合生物合成,獲得了一系列苯并吡喃的“非天然前體”。此外,還通過代謝途徑重構,實現了廈門霉素在大腸桿菌中的異源生物合成。該工作不僅豐富了苯并吡喃類化合物的化學結構多樣性,也為構建苯并吡喃類活性天然產物的高效生物合成體系奠定了基礎(ACS Synth. Biol. 2018)。

      長期以來,生物合成苯并吡喃活性母核的成環機制一直未被解析。基于XimE以及蛋白-小分子復合體在1.77?下的晶體結構,并結合定點突變實驗和過渡態計算,揭示了協同控制XimE催化的6-endo成環的多個關鍵氨基酸殘基。更有趣的是,廈門霉素生物合成基因簇中的FAD-依賴的單加氧酶(XimD)和XimE的組合不僅能合成天然的苯并吡喃和苯并呋喃骨架,還可合成線型和角型的吡喃、呋喃香豆素等植物天然產物。

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      該題為:Enzymatic Pyran Formation Involved in Xiamenmycin Biosynthesis《廈門霉素生物合成途徑中吡喃環形成的酶學機制》文章在2019年5月2日在線發表。上海交通大學系統生物醫學研究院為第一署名單位/通訊單位。上海交大生命科學技術學院碩士生賀貝貝為第一作者,徐岷涓副研究員、趙一雷教授和鄭艦艇教授為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金面上項目的資助。

      全文鏈接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acscatal.9b01034

      徐岷涓
      系統生物醫學研究院
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