《阿扎黴素F生物合成機制及結構多樣性的比較研究》是依託武漢大學，由孫宇輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：阿扎黴素F生物合成機制及結構多樣性的比較研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫宇輝
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
具有獨特化學結構和生理活性的天然產物生物合成途徑的發現與合成機制的闡明是當今微生物藥物深度研發並快速推向套用的核心環節，並已成為現代微生物學最為關注的重要領域之一。本申請以分離自我國海南熱帶海域紅樹林根際土壤產生多個阿扎黴素（Azalomycin）F系列化合物的鏈黴菌Streptomyces sp. 211726為主要研究材料，利用申請人前期在劍橋大學對來自內陸的鏈黴菌Streptomyces sp. DSM4137產生單一同類化合物的研究積累，綜合運用分子遺傳學、化學生物學和生物信息學等手段對其結構和生物合成基因簇進行比較研究，闡明該類化合物生物合成機制，為其組合生物合成提供精確的分子裝配線路圖。同時，通過對關鍵基因的體內外研究，解析導致該類化合物結構多樣性差異的內在原因，為更加有的放矢地利用天然產物生物合成途徑來主動創新這類微生物藥物提供理論和技術基礎。
結題摘要
阿扎黴素F是分離自我國海南熱帶海域紅樹林的鏈黴菌Streptomyces sp. 211726所產生的36元大環內酯類抗生素，前期研究表明它有著重要生物活性和的成藥潛力，但其生物合成機制至今尚未闡明。因此，本研究綜合運用分子遺傳學、化學生物學和生物信息學等技術手段，並結合我們前期所開展的另一產生阿扎黴素F，但分離自內陸的鏈黴菌Streptomyces sp. DSM4137作為重要參照，通過比較研究，初步闡明了該類化合物的生物合成途徑，特別是解析了其中最為關鍵的阿扎黴素F中碳鏈骨架與聚酮合酶非線性對應的內在機制，提出並驗證了一種獨特的聚酮合酶模組重複使用中結構域“ON/OFF”和結構域跨模組“借用”模型。這不僅為闡明阿扎黴素F系列化合物的生物合成機制發揮了關鍵作用，也拓展並豐富了人們對於聚酮合酶催化機理的認識。同時，還定位了導致該類化合物結構多樣性差異的關鍵基因，為更加有的放矢地利用天然產物生物合成途徑來主動創新這類微生物藥物提供理論和技術支撐。另外，本研究還揭示了阿扎黴素F生物合成途徑中負責側鏈合成的一個隸屬於腈水解酶超家族的重要醯胺酶Azl13編碼基因，並進行了較深入的酶學研究。Azl13除了具有典型的醯胺酶活性、芳基醯基醯胺酶活性和醯基轉移酶活性，而且它還表現出不同尋常的底物廣泛性，可水解套用廣泛的醯胺類除草劑敵稗等底物，這預示著該酶在環境農藥污染物治理方面可能具有廣泛的套用前景。
