《環酯肽吡啶黴素的生物合成及相關酶功能研究》是依託上海交通大學，由林雙君擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：環酯肽吡啶黴素的生物合成及相關酶功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林雙君
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
天然產物的某些特殊結構單元通常會賦予該天然產物獨特的生物活性，其生物合成途徑的闡明不僅為組合生物合成提供了新穎的模組，而且可以為有機合成提供具有特殊功能的生物催化劑。吡啶黴素是由吡啶黴素鏈黴菌產生的環酯肽類抗生素，具有顯著的抗結核分支桿菌活性。它是由一個12元環酯肽母核和一個3-羥基吡啶羧酸側鏈組成。其環狀酯肽母核由L-蘇氨酸、非天然的L-3-(3-吡啶)丙氨酸、烯醇羧酸和一個二碳結構構成。 我們擬從克隆負責吡啶黴素的生物合成基因簇出發，結合DNA 和編碼蛋白的功能分析，從基因水平上揭示這個分子在體內的生物合成過程，並運用組合生物合成技術實現其結構的多樣性，為藥物最佳化提供更多的化合物實體。在酶學水平上闡明分子的組裝機理包括烯醇酯鍵的形成和特殊組裝單元如3-羥基吡啶羧酸、L-3-(3-吡啶)丙氨酸等的生物合成途徑，探索關鍵酶的催化反應機理，拓展其在有機合成中的套用。
結題摘要
吡啶黴素是一個含有兩個吡啶基團的環酯肽抗生素，它具有選擇性的抗結核桿菌的活性。我們已經克隆了吡啶黴素組裝的生物合成基因簇，通過生物信息學分析推測了其組裝方式，利用遺傳學和生物化學研究手段揭示了吡啶黴素起始單元的上載機制。生物化學研究表明吡啶黴素組裝的起始酶PyrA為非核糖體肽合成酶的腺苷化功能域，PyrA具有廣譜的底物活性，可以識別和活化多種芳香羧酸。我們利用PyrA的底物廣譜性，通過餵養不同的芳香羧酸獲得了3個不同起始單元的吡啶黴素衍生物，並在體外重新構建了非核糖體肽合成酶的起始模組。吡啶黴素組裝的最後一個模組PyrG是一個很特殊的模組。這個模組含有兩個生物信息學上都不完整的腺苷化功能域，我們表達了4個不同形式的腺苷化功能域，通過生物化學實驗證實了第二個腺苷化功能域是活性功能域，也證實了其具有底物廣譜性。此外這個模組還含有一個聚酮合酶的酮基還原酶功能域，我們首先通過遺傳學實驗推測它是與最後一個結構單元形成有關，然後我們通過生化研究證實了最後一個結構單元的底物為alpha-羰基-beta-甲基戊酸（即異亮氨酸的轉氨產物），而酮基還原酶將羰基還原為羥基，該部分成果還在整理中。此外，我們通過遺傳學實驗確定了與吡啶黴素烯醇結構形成相關的基因，並從突變株中分離鑑定了兩個吡啶黴素的衍生物。生物化學研究還在繼續。我們從吡啶黴素的產生菌中分離鑑定了一個新的異黃酮苷，論文已被《中國抗生素雜誌》接受。總結了腺苷化功能域的結構特點及作用機制，論文已被《生物技術通報》接受。
