昆明植物所在高等真菌天然產物生物合成研究中取得進展

2020-11-22 中國生物技術信息網

昆明植物所在高等真菌天然產物生物合成研究中取得進展

來源：昆明植物研究所   發布者：張薦轅   日期：2016-05-06   今日/總瀏覽：1/4360


褐蓋韌革菌的次生代謝與發散生物合成途徑(Divergent Biosynthesis Pathway)

高等真菌由於特殊的生長方式和在生態環境中的重要作用，能夠產生結構新穎多樣並且具有良好生物活性的化合物，這些天然產物為藥物和生物農藥的開發提供了先導資源，例如殺菌劑strobilurins (嗜球果傘素)、抗生素pleuromutilins (截短側耳素)、抗腫瘤的illudins (隱杯傘素)、抑制線蟲的omphalotins等。隨著基因組測序和生物信息技術的發展，天然產物生物合成研究取得了突破性的進展。但由於受遺傳背景複雜、遺傳操作困難等因素的制約，高等真菌天然產物的生物合成研究一直落後於細菌及低等真菌(Front. Microbiol. 2015, 6, 127)。

中國科學院昆明植物研究所植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室曾英研究組近年來同劉吉開研究組合作，致力於高等真菌次生代謝與天然產物的生物合成研究。前期揭示了新穎的胰脂肪酶抑制劑韌革菌素Vibralactone在褐蓋韌革菌 (Boreostereum vibrans) 中的生成途徑，證明韌革菌素罕見的4/5融合雙環內酯骨架既不是聚酮也不是倍半萜來源，而是由莽草酸途徑的芳環衍生而來（Angewandte Chemie International Edition 2013, 52: 2298–2302）。韌革菌素奇妙的生物合成途徑，充分顯示了高等真菌非凡的創造力。

最近，博士生楊彥龍等研究人員綜合運用有機化學以及生化與分子生物學技術，通過前體指導的生物合成，進一步研究了褐蓋韌革菌中結構多樣的混源萜類化合物的生物合成機制（圖1）。首次在基因與酶學水平上確定了參與其中氧化脫羧關鍵反應的單氧化酶VibMO1（圖2），從而證實了長久以來的推測：異戊烯基取代的對苯二酚類化合物（有時也稱之為混源萜meroterpenoids）很可能來源於異戊烯基取代的對羥基苯甲酸的氧化脫羧。單氧化酶VibMO1的發現，還為真核生物輔酶Q形成過程中催化類似反應的酶基因鑑定提供了重要線索。同時，該研究還證明了由異戊烯基對羥基苯甲醇通過發散生物合成途徑(a divergent pathway)形成韌革菌素類混源萜（圖3），其中3-取代的γ丁內酯類化合物Vibralactone G (8)新穎的生物合成途徑，還是首次在天然產物化學中報導。研究結果加深了對次生代謝產物結構多樣性產生機制的認識，為天然產物的生物合成研究開闢了新的視野。此外，碩士生周慧等研究人員還從褐蓋韌革菌克隆鑑定了能夠催化FPP形成以δ-cadinol為主產物的倍半萜合酶BvCS（圖4），該酶很有可能參與褐蓋韌革菌倍半萜Boreovibrins的生物合成。

以上研究成果分別發表於Angewandte Chemie International Edition (2016, 55: 5463–5466)和Natural Products and Bioprospecting。該研究由國家自然科學基金（21572237, 81561148013）資助，由昆明植物所分析測試中心楊靜通過計算化學確定化合物11a的絕對構型。

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