苯二酚内酯合成途径中的聚酮合酶组合表达研究

由真菌聚酮合酶合成的苯二酚内酯类次生代谢产物结构和功能多样,在医药和农业上具有广泛的用途。苯二酚内酯由一对还原型聚酮合酶和非还原型聚酮合酶协同生物催化合成。还原型聚酮合酶和非还原型聚酮合酶由多功能结构域组成,每个结构域在生物合成的过程中程序化地执行特定的功能。通过交换不同真菌苯二酚内酯合成途径中非还原型聚酮合酶的起始物酰基转移酶结构域,在酿酒酵母中与相应的还原型聚酮合酶组合表达,合成了“非天然”的苯二酚内酯聚酮产物,并初步讨论了起始物酰基转移酶结构域的识别规律。     

聚酮类化合物异源表达研究进展

聚酮化合物具有抗感染、抗真菌、抗肿瘤、免疫抑制等生物活性,在临床上应用非常广泛。我们简要介绍了3种聚酮合酶的基因簇特点,即以模块形式存在的Ⅰ型聚酮合酶、包含重复使用结构域的Ⅱ型聚酮合酶和以查尔酮酶为代表的Ⅲ型聚酮合酶,以及大环内酯类、四环素类、葸环类、聚醚类聚酮化合物异源表达研究现状,综述了异源表达宿主在不同聚酮化合物的表达方面存在的优势及其挑战。     

真菌聚酮化合物生物合成研究进展

具有广泛生物活性的真菌聚酮化合物因具有复杂的化学结构,其生物合成途径一般包含多样且新颖的酶催化反应。文中主要综述了2013-2016年来源于还原性聚酮合成酶(HR-PKSs)、非还原性聚酮合成酶(NR-PKSs)、聚酮-非核糖体多肽合成酶(PKS-NRPSs)和还原性-非还原性聚酮合成酶(HR-NR PKSs)杂合型等四大类型的真菌聚酮类化合物的生物合成研究进展。众多真菌聚酮类化合物生物机理的阐明,为未来新型真菌聚酮类天然产物生物合成基因簇的挖掘、新结构化合物的发现及其类似物的研究提供了方向和理论基础。     

聚酮类化合物生物合成基因簇与药物筛选

由微生物和植物产生的聚酮类化合物的数量极其庞大,是一大类结构多样化和生物活性多样性的天然产物,已经成为新药的重要来源.介绍了3种类型聚酮类化合物生物合成基因簇的特点,即以模块形式存在的I型聚酮合酶,包含一套可重复使用结构域的Ⅱ型聚酮合酶以及不需要ACP参与,以植物中的查耳酮合酶为代表的Ⅲ型聚酮合酶.同时,还介绍了基于3种类型聚酮类化合物生物合成基因的特点,利用分子生物学方法构建筛选探针,进行当前药物基因筛选的进展.     

聚酮类抗生素组合生物合成

组合生物合成是公认的产生大量"非天然"的天然产物的一种有效方法,也是近年来药物创新与应用的研究热点和重要手段之一。目前,组合生物合成在聚酮类抗生素等生物活性物质的开发应用研究中已经取得了显著的成果。结合文献中的例子,回顾了运用组合生物合成在天然产物的基础上产生更多结构及功能多样性的聚酮类抗生素的方法和思路,并对某些方法所存在的问题与不足进行了讨论。     

聚酮类化合物生物合成的代谢工程研究进展

聚酮化合物是一类重要的具有生物活性的次级代谢物。本文讨论了以聚酮生物合成酶为核心的聚酮化合物生物合成途径,以及近年来有关代谢工程在聚酮类化合物生物合成方面的研究工作进展,主要包括将聚酮生物合成途径引入新的宿主、代谢流量分析在提高聚酮化合物中的应用及合成新的聚酮化舍物等。     

真菌聚酮合酶基因分离方法的研究进展

真菌聚酮合酶在代谢中可催化合成多种具有重要生物学活性的次级代谢物,所以真菌聚酮合酶正逐渐成为药学、食品科学和农学等领域的研究热点。本文综述了近五年来建立的几种分离真菌聚酮合酶基因的方法。这些方法解决了真菌中聚酮合酶基因簇难以分离的问题,为改造和利用真菌聚酮合酶以及发掘真菌聚酮化合物资源提供了强有力的手段。     

聚酮化合物β-酮酰-ACP合酶的计算机对比分析与组合生物合成

为了合理地设计新的聚酮化合物提高组合生物合成的效率,本文使用ClustalW、Mega4.0分析了26种来自不同聚酮合酶的β-酮酰-ACP合酶结构域的序列特征,并用ProtParam、Phdsec、Swiss-Model等工具对其中9种具有不同底物专一性的β-酮酰-ACP合酶的一级结构、二级结构和三级结构及活性位点进行了分析与预测。发现它们结构上的相似性大于序列上的相似性;活性位点都富含丝氨酸;底物含有2个羧酸基团的β-酮酰-ACP合酶的理论pI均小于5.0且其形式电荷总量也偏低;序列V303ELHGTGTPLGDPIEAGA320是这26种β-酮酰-ACP合酶的一段保守序列,但它并不与活性位点相邻。这些研究对进行聚酮合酶的模块或结构域替换以及定点突变具有重要的指导意义,也为探讨其的进化机制提供了参考。     

三烷基取代芳香聚酮gombapyrones生物合成基因簇的确认及其生物合成推导

【目的】本研究旨在确认链霉菌Streptomyces rubellomurinus ATCC 31215来源芳香聚酮化合物(gombapyrones, GOMs)的生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster, BGC),并对其生物合成途径进行推导。【方法】对链霉菌S. rubellomurinus ATCC 31215进行大规模发酵及提取分离,得到GOM-B和GOM-D;以三烷基取代芳香聚酮生物合成途径保守存在的P450单氧化酶的蛋白序列作为探针,在GOMs产生菌S. rubellomurinus基因组中进行BLAST搜索获得潜在的GOMs生物合成基因簇(gom BGC);通过对gom BGC中的聚酮合成酶(polyketide synthase, PKS)结构基因进行同框缺失突变,对突变株发酵产物进行高效液相色谱-质谱(highperformanceliquidchromatography-massspectrometry,HPLC-MS)分析以确认gomBGC与GOMs的产生相关;基于生物信息学分析,推导GOM-B的生物合成途径。【结果】从S. rubell...     

苯并恶唑嗪酮类化合物功能与生物合成研究进展

苯并恶唑嗪酮(benzoxazinoids,BXs)是植物体内一种重要的次生代谢物,因其具有防御作用和化感作用得到了广泛的关注和研究。随着基因组学及分子生物学的发展,苯并恶唑嗪酮的生物合成在分子领域的研究取得了很大的进展。介绍了苯并恶唑嗪酮概况、苯并恶唑嗪酮的功能以及苯并恶唑嗪酮生物合成参与基因及表达调控。     

PKSI-AT结构域及在组合生物合成研究中的应用

I型聚酮合酶（PKSI）的模块型分子结构组织方式非常适合于组合生物合成研究.结构域和模块通过二级组织方式构成了PKSI的催化单元,其它结构多肽则作为“支架”.在“支架”上对结构域和模块两个水平进行突变、替换、插入、缺失等基因操作形成重组PKS,可以理性设计并获得复杂多样的新活性或高活性的聚酮化合物.利用PKSI进行组合生物合成以期获得新聚酮化合物的研究迄今已有约25年,但是目前仍不能够对PKS进行完美的理性设计,快速合成目标活性的新聚酮化合物.PKS中的酰基转移酶结构域的研究在PKS的组合生物合成研究中一直发挥着重要作用.本文结合本课题组的研究基础,对AT结构域的结构、功能及在组合生物合成研究中的最新研究成果作以分析总结.     

Cyanobacterial peptides - nature's own combinatorial biosynthesis

Cyanobacterial secondary metabolites have attracted increasing scientific interest due to bioactivity of many compounds in various test systems. Among the known structures, oligopeptides are often found with many congeners sharing conserved substructures, while being highly variable in others. A major part of known oligopeptides are of non-ribosomal origin and can be grouped into classes with conserved structural properties. Thus, the overall structural diversity of cyanobacterial oligopeptides only seemingly suggests an equally high diversity of biosynthetic pathways and respective genes. For each class of peptides, some of which have been found in all major branches of the cyanobacterial evolutionary tree, homologous synthetases and genes can be inferred. This implies that non-ribosomal peptide synthetase genes are a very ancient part of the cyanobacterial genome and presumably have evolved by recombination and duplication events to reach the present structural diversity of cyanobacterial oligopeptides. In addition, peptide synthetases would appear to be an essential part of the cyanobacterial evolution and physiology. The present review presents an overview of the biosynthesis of cyanobacterial peptides and corresponding gene clusters, the structural diversity of structural types and structural variations within peptide classes, and implications for the evolution and plasticity of biosynthetic genes and the potential function of cyanobacterial peptides.     

埃博霉素（Epothilones）的PKS/NRPS杂合基因簇

埃博霉素是由粘细菌纤维堆囊菌产生的一类具有促微管聚合活性的大环内酯类化合物。埃博霉素生物合成的多酶复合体是一个由多个功能模块组成,同时含有多聚酮合酶（PKS）和非核糖体肽合成酶（NRPS）的大操纵子。根据同位素标记试验结果和合成酶全基因簇功能的推测,埃博霉素的生物合成包括聚酮链的引发、链合成的起始和噻唑环的形成、链的延伸和转移、链合成的终止释放和环化、及产物的后修饰5个阶段。埃博霉素的PKS/NRPS杂合基因簇是开展组合生物合成研究的良好材料。     

13C-NMR studies on griseofulvin biosynthesis and acetate metabolism in Penicillium patulum

Incorporations of singly and doubly-labelled acetate-[¹³C] into griseofulvin by a mutant strain of Penicillium patulum confirm its origin from simple folding of a single heptaketide chain. An acetate ‘starter’ effect is observed in the ¹³C-NMR spectra of griseofulvin enriched from acetate-[¹³C], and analysis of the ¹³C—¹³C spin—spin couplings observed indicate a rapid metabolic turnover of added acetate. Methyl, but not carboxyl, of acetate is efficiently metabolised into the C₁ pool.