Biosynthesis and synthetic biology of psychoactive natural products.
Biosynthesis and synthetic biology of psychoactive natural products.
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DOI：
10.1039/d1cs00065a
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发表时间：
2021-06-21
影响因子：
46.2
通讯作者：
Billingsley JM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jamieson CS;Misa J;Tang Y;Billingsley JM
具有精神活性的天然产品在现代世界中发挥着不可或缺的作用。这些分子所表现出的巨大结构复杂性赋予了具有重要药用价值和社会文化影响的多种生物活性。因此，在过去的两个世纪中，人们付出了巨大的努力来确定植物、动物和真菌如何从简单的代谢前体合成复杂的天然产物。最近基因组学数据和分子生物学工具的爆炸式增长使得能够识别编码催化单个生物合成步骤的蛋白质的基因。一旦得到充分阐明，“生物合成途径”在优雅性和产量上通常可以与有机合成相媲美。此外，生物合成酶的发现提供了强大的催化剂，可以重新用于合成生物学应用，或通过化学酶合成方法实现。在这篇综述中，我们讨论了四类精神活性天然产物（致幻剂、兴奋剂、大麻素和阿片类药物）的生物合成途径阐明方面取得的进展。鉴定了不同生物合成来源的化合物（萜烯、氨基酸、聚酮化合物），并强调了关键支架转化步骤的显着机制。我们还提供了生物合成机器的后续应用的描述，重点是实现异源生产的合成生物学和代谢工程策略。
Psychoactive natural products play an integral role in the modern world. The tremendous structural complexity displayed by such molecules confers diverse biological activities of significant medicinal value and sociocultural impact. Accordingly, in the last two centuries, immense effort has been devoted towards establishing how plants, animals, and fungi synthesize complex natural products from simple metabolic precursors. The recent explosion of genomics data and molecular biology tools has enabled the identification of genes encoding proteins that catalyze individual biosynthetic steps. Once fully elucidated, the “biosynthetic pathways” are often comparable to organic syntheses in elegance and yield. Additionally, the discovery of biosynthetic enzymes provides powerful catalysts which may be repurposed for synthetic biology applications, or implemented with chemoenzymatic synthetic approaches. In this review, we discuss the progress that has been made toward biosynthetic pathway elucidation amongst four classes of psychoactive natural products: hallucinogens, stimulants, cannabinoids, and opioids. Compounds of diverse biosynthetic origin – terpene, amino acid, polyketide – are identified, and notable mechanisms of key scaffold transforming steps are highlighted. We also provide a description of subsequent applications of the biosynthetic machinery, with an emphasis placed on the synthetic biology and metabolic engineering strategies enabling heterologous production.
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影响因子：
5.3
作者：
Beliveau, Vincent;Ganz, Melanie;Knudsen, Gitte M.
通讯作者：
Knudsen, Gitte M.
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5
作者：
Ben-Shabat, S;Fride, E;Mechoulam, R
通讯作者：
Mechoulam, R
影响因子：
56.9
作者：
AXELROD, J
通讯作者：
AXELROD, J
DOI：
10.3891/acta.chem.scand.22-1210
发表时间：
1968-01-01
期刊：
ACTA CHEMICA SCANDINAVICA
影响因子：
--
作者：
AGURELL, S;LARS, J;NILSSON, G
通讯作者：
NILSSON, G
影响因子：
8.4
作者：
Adams, Alexandra M.;Kaplan, Nicholas A.;Jones, J. Andrew
通讯作者：
Jones, J. Andrew