课题基金 / 基金详情

肉桂酰脂结构单元新颖生物合成分子机制及其组合生物合成

批准号:
32070054
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李文利
依托单位:
学科分类:
微生物组学与代谢
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李文利

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肉桂酰型非核糖体肽(CCNPs)因其新奇独特的结构、广泛而显著的活性而备受人们的关注。该类化合物N端稀有的邻位取代肉桂酸脂(CL)基团,对维持N端稳定性及调节化合物性质具有重要作用。CL结构单元的独特性暗示了其组装机制的新颖性。前期研究推测其是由一类非经典的多烯Type II 聚酮合酶(PKS)体系编码而成,然而各功能元件在CL结构单元组装过程中扮演的角色,特别是苯环形成的分子机制尚属空白。本项目拟采用体内遗传学和体外生化实验等手段阐明CL结构单元在微生物体内的生物合成过程,揭示各个元件在组装过程中的作用,挖掘其中新颖的酶催化机制,进一步构建CL结构单元组合生物合成体系。研究结果不仅将加深和拓宽我们对大自然中新颖的分子生物合成体系的认识,丰富活性天然产物生物合成功能元件库,并且将为利用合成生物学手段创制含有特定N端CL基团的活性CCNP类化合物提供可靠的理论指导。
英文摘要
Cinnamoyl-containing nonribosomal peptides (CCNPs) represent a very interesting class of natural products due to their unique structural architectures as well as their potent and diverse biological activities. Different from other nonribosomal peptides, CCNPs harbor a N-terminal cinnamoyl lipid (CL) moiety, which is important for protecting the N terminus from degradation or modulating specific properties. CL moieties harbor a rarely seen orth-substituted lipid chain, implying that they are assembled via novel biosynthetic machinery. It was proposed that a non-conventional type II polyketide synthase (PKS) is in charge of the CL biosynthesis, however, the role of individual functional part of the CL PKS system, especially the mechanism of the phenol ring formation are still unknown. In this project, we are going to decipher the biosynthetic machinery of the CL moiety catalyzed by the CL PKS system, and elucidate the role played by each member in the assembly line. The novel enzymatic mechanisms involved are going to be probed. In addition, the combinatorial biosynthesis of the CL moieties will be explored. Our results would on one hand broaden and deepen our understanding about the novel biosynthetic system in nature; on the other hand, will provide important functional parts as well as theoretical guidance for rationally making a particular CL-containing CCNP with attractive bioactivities.
肉桂酰脂(CL)是重要的活性天然产物结构单元,含有肉桂酰脂结构的非核糖体肽(CCNP)因其新奇独特的结构、广泛而显著的活性而备受人们关注。本项目采用异源表达、基因阻断、体外重构等策略对具有肉桂酸脂结构的活性分子youssoufenes的组装机制进行了剖析,发现由3对在进化上不同的独特II型聚酮合酶组成的生物合成体系负责了其骨架组装,整个过程发生在酰基载体蛋白上。通过开发体内追踪中间体策略(ITCT),成功在体内追踪到生物合成过程关键中间体,揭示了youssoufene骨架组装过程。随后发现硫酯酶基因ysfF编码两个蛋白—YsfF和YsfFHBT,具有硫酯酶活性并能够完成6π-电环化反应;采用ITCT策略发现二聚化也是发生在酰基载体蛋白的线上过程,YsfF的两个功能结构域和环化酶YsfX共同参与了二聚体形成。进一步通过同源建模、分子对接及定点突变实验,阐明了YsfF中N301、E483和H566为进行6π-电环化反应及二聚化过程的关键残基,N301和E483则负责催化水解反应。最终,揭示了多功能硫酯酶发挥6π-电环化、二聚化和水解功能的分子机制。另外,项目还研究了其它3个源自深海链霉菌的新颖肉桂酰脂类基因簇的编码产物及基因功能,开展了组合生物合成研究,获得了8个含有CL结构单元的新颖结构化合物。在Angew. Chem. Int. Ed.(2篇)、ACS Catal.、Appl. Environ. Microbiol.、J. Nat. Prod.等期刊发表基金标注论文15篇,其中SCI收录论文13篇(其中3篇IF>10,1篇获得Faculty Opinions推荐点评),还有3篇在修回,2篇在投稿中;申请发明专利2项;培养硕士研究生8名、博士研究生3名,1名博士后出站并被评为青年教授,培养学生获得山东省研究生优秀成果奖一等奖、优秀博士学位论文奖等。部分成果获2023年海洋工程科学技术奖二等奖,项目负责人2022年1月入选国家级重大人才计划。项目实施加深和拓宽了我们对大自然中新颖的分子生物合成体系的认识,特别是对硫酯酶家族多功能性的理解,丰富了活性天然产物生物合成功能元件库,为利用合成生物学手段创制含有特定N端肉桂酸脂基团的活性CCNP类化合物和构筑肉桂酰二聚体活性分子提供了可靠的参考和理论指导。
基于隐性基因簇激活策略定向发现深海放线菌中新型抗多重耐药菌先导化合物
  • 批准号:
    U1706206
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    286.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李文利
  • 依托单位:
海洋游丝链霉菌新颖隐性次级代谢基因簇的激活及其产物的定向发现
  • 批准号:
    31570032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    李文利
  • 依托单位:
海洋链霉菌中P450酶参与催化吲哚咔唑化合物形成的新颖分子机制
  • 批准号:
    41506157
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    李文利
  • 依托单位:
南海红树林链霉菌sp.OUC6819中新型DKP-Terpenoid杂合抗生素Drimentine C的生物合成研究
  • 批准号:
    31171201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李文利
  • 依托单位:
国内基金
海外基金