真菌聚酮化合物組合生物合成領(lǐng)域研究獲新進(jìn)展

日前，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所微生物功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊在真菌聚酮化合物組合生物合成研究方面取得進(jìn)展。此項研究有助于揭示真菌聚酮化合物的生物合成機(jī)制和拓展聚酮化合物的結(jié)構(gòu)空間。該成果已在線發(fā)表于國際知名期刊《有機(jī)化學(xué)通訊》。

聚酮化合物是天然產(chǎn)物中的一大家族，化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性多樣，在農(nóng)業(yè)和臨床上具有重要價值，如殺蟲劑阿維菌素和降血脂藥洛伐他汀等。天然聚酮化合物一般要經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造才能提高藥效，但天然聚酮含有較多立體異構(gòu)和取代基等復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，利用化學(xué)合成和修飾非常困難，因此，在闡明其生物合成途徑的基礎(chǔ)上，利用微生物代謝途徑的多樣性，通過不同合成模塊的重新組合是實現(xiàn)復(fù)雜手性化合物結(jié)構(gòu)改進(jìn)和藥效提高的有效措施。

大部分農(nóng)業(yè)和臨床使用的聚酮類化合物都來源于細(xì)菌，隨著從細(xì)菌中篩選新型聚酮類化合物機(jī)率的降低，從真菌中獲得聚酮化合物日益受到關(guān)注。在細(xì)菌和真菌中，分別有不同的聚酮生物合成系統(tǒng)。對于細(xì)菌聚酮化合物生物合成的機(jī)制研究比較深入，通過異源基因組合共表達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)菌聚酮抗生素的工程化合成，但對于真菌，由于其聚酮化合物程序化合成的機(jī)制研究不深入，目前還不能大規(guī)模實現(xiàn)真菌聚酮工程化的組合生物合成。

研究在真菌聚酮程序化生物合成機(jī)制和合成模塊相互作用規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過重新組合具有抗癌、消炎、殺蟲、提高植物耐熱等生物活性的苯二酚內(nèi)酯生物合成模塊，在釀酒酵母中實現(xiàn)了活性提高的系列新型真菌聚酮化合物的一步合成。本研究繼續(xù)拓寬真菌聚酮化合物組合生物合成的范圍，通過苯二酚內(nèi)酯合成模塊與具有抗真菌生物活性的嗜氮酮合成模塊的組合，生物合成了新型聚酮化合物。研究成果不僅為揭示天然聚酮類化合物的程序化生物合成機(jī)制奠定了重要理論基礎(chǔ)，而且也為大規(guī)模實現(xiàn)新型真菌聚酮類抗生素的工程化生物合成提供了創(chuàng)新方法。