Terreusinones类生物碱的生物合成研究
批准号:
22077140
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
柏健
依托单位:
学科分类:
生物合成化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
柏健
中文摘要
Terreusinones是从真菌Penicillium dangeardii等中分离得到的一类具有蛋白酪氨酸磷酸酶抑制活性的生物碱类化合物,其独特的双吡咯并苯醌的三环骨架预示着独特的生物合成机制。申请人前期经生物信息学分析、化学喂养、基因敲除实验等确定了terreusinone的生物合成基因簇,为本项研究奠定基础。拟利用构巢曲霉异源表达、基因敲除、化学回补、蛋白表达及体内外生化实验从基因-蛋白水平揭示terreusinone的生物合成途径,重点研究双吡咯并苯醌的形成机制及特殊氧化酶的催化机制,并利用合成生物学的策略获取terreusinone的类似物,实现其结构优化。本项研究有望发现催化双吡咯并苯醌形成的特殊酶和新的催化机制,为terreusinones类天然产物的合成与结构优化开辟新的途径,并有望发现潜在的新药先导化合物。
英文摘要
Terreusinones, a kind of novel dipyrrolobenzoquinone alkaloids, has been isolated as protein tyrosine phosphatases inhibitors from endophytic fungus Penicillium dangeardii Pitt. Due to their novel structural framework and significant bioactivities, they have inspired numerous chemical and biologic studies. However, the genetic and biochemical basis of terreusinone biosynthesis has remained unexplored. Herein, we try to identify and characterize of the terreusinone (ter) biosynthetic gene cluster from Penicillium dangeardii. To verify the ter gene cluster and elucidate the biosynthetic pathway of terreusinone, heterologous expression experiments in Aspergillus nidulans, gene knockout, chemical complement, protein expression and biochemical reaction were conducted. The study on the biosynthesis of terreusinone is expected to discover some remarkable enzymes with special functions and bioactive analogs.
Terreusinones是从真菌Penicillium dangeardii等中分离得到的一类具有蛋白酪氨酸磷酸酶抑制活性的生物碱类化合物,其独特的双吡咯并苯醌的三环骨架预示着独特的生物合成机制。通过基于时间曲线的代谢组学分析,发现terreusinone生物合成的关键中间体M1,具有新颖的1,4-噁嗪环结构,其能够通过自发二聚化反应生成目标分子。通过生物信息学分析、同位素标记的化学喂养、基因敲除、构巢曲霉异源表达等实验,鉴定了中间体M1可能的生物合成基因簇,发现它是由L-亮氨酸经β-羟基化后,与氧化的五碳糖(D-木糖/核糖)缩合而成,阐明了一种新颖的1,4-噁嗪环结构的生源途径。通过同位素标记的中间体M1自发反应过程监测,结合副产物的结构鉴定,解析了关键中间体M1转化为目标分子terreusinone的自发二聚化反应机理,即一分子的M1经内酯水解开环后脱羧,引发与另一分子M1末端双键的缩合,形成第一个吡咯环,再经相同的脱羧、环合以及额外的氧化和脱羧后,最终生成带有双吡咯并苯醌骨架的目标分子。. 利用基因敲除、体内转化及化学转化等方法,通过多种色谱与波谱技术,获得结构多样性的中间体、类似物/衍生物8个,其中新骨架化合物1个,新化合物5个,为通过生物技术手段获取结构多样性的类天然产物奠定了物质基础。. 本项研究阐明了一种新颖的1,4-噁嗪环结构的生源途径,揭示了一种独特的双吡咯并苯醌三环骨架的形成机制,拓展了对苯醌环的形成方式,为高效、绿色地合成该类天然产物开辟新的途径,为不含典型骨架酶的非常规分子的生物合成研究提供了研究范式。
真菌大环内酯类抗生素A26771B的抗菌作用靶点及其分子机制研究
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批准号:22477141
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:柏健
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依托单位:
基因组导向的齿梗孢霉活性成分的研究
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批准号:21502233
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2015
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负责人:柏健
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依托单位:
国内基金
海外基金