萘醌-氧吲哚生物碱coprisidins生物合成途径的研究

• 作者: 林飞燕 段颖异 江晶洁 黄婷婷 林双君 邓子新
• 来源期刊: 微生物学报
• 关键词: coprisidins 萘醌-氧吲哚类生物碱 芳香聚酮 生物合成基因簇 合成生物学
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 研究报告|RESEARCH ARTICLES
• 页码范围: 1184-1199
• 页数: 16页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200310

摘要

[目的]新颖结构的天然萘醌-氧吲哚类生物碱coprisidins(A和B)分离自昆虫肠道相关链霉菌,具有预防癌症的活性.作为首例具有萘醌-氧吲哚骨架的生物碱,对其独特生物合成机理的研究可为Ⅱ型聚酮类化合物生物合成途径提供新的认知.[方法]本研究对coprisidins的产生菌Streptomyces sp.SNU607进行全基因组测序,并根据测序结果的生物信息学分析初步定位coprisidins的生物合成基因簇;通过基因敲除以及异源表达手段确定coprisidins的生物合成基因簇;基于体内遗传学实验与生物信息学分析初步推导coprisidins的生物合成途径.[结果]Streptomyces sp.SNU607中有23个基因簇可能参与次级代谢,其中4个基因簇与聚酮合酶(PKS)相关;通过基因敲除与异源表达实验,本研究证实1个Ⅱ型PKS负责coprisidins的生物合成;基于生物信息学分析,我们推测copH/I/M/O/N构成了1个基因盒,并负责起始单元丁酰CoA的合成;KSβ (CopB)的序列比对表明coprisidins的Ⅱ型PKS系统更倾向于合成C20的初始聚酮链.[结论]Coprisidins的萘醌-吲哚结构是由Ⅱ型PKSs催化形成,我们推测丁酰CoA是coprisidins聚酮骨架的起始单元,在最小PKS、聚酮酶、环化酶的催化下先形成类似蒽环的四环系统,随后在后修饰酶与氧化重排的作用下生成萘醌-氧吲哚骨架.本研究为进一步探究萘醌-氧吲哚类生物碱的生物合成机制奠定了基础,同时增加了Ⅱ型PKSs合成产物的结构多样性.