短密青霉中产asperphenamate的生物合成研究

Asperphenamate amino acid ester compounds with antitumor drug taxol similar N-benzene formyl phenylalanine ester structure, the compound and its as lead compounds for structural modification of derivatives have good antitumor activity. This study intends to finished in Penicillium brevicompactum genome sequencing, on the basis of the biosynthetic pathways of asperphenamate study: 1) in Penicillium brevicompactum protoplast transformation of genetic operation system; 2) by homologous recombination method to predict the NRPS associated with asperphenamate biosynthesis gene cluster of gene knockout, determine its related gene cluster; 3) key enzyme gene cloning asperphenamate synthesis, heterologous expression, the use of the enzyme protein for biochemical reactions; 4) combined with compound means of separation and purification, identification asperphenamate precursor, analyzing its biosynthetic pathway, expounds its biosynthetic pathway of key enzymes involved in the mechanism of action. This study will provide asperphenamate development and utilization, and relevant similar enzyme catalytic reaction mechanism foundation, to study the structure of taxol modified mechanism has a certain reference value.

氨基酸酯类化合物asperphenamate具有与抗肿瘤药物紫杉醇相似的N-苯甲酰基苯丙氨酸酯结构，该化合物及其作为先导化合物进行结构改造得到的衍生物均具有良好的抗肿瘤活性。本研究拟在短密青霉菌基因组测序完成的基础上，进行asperphenamate的生物合成途径研究：1）在短密青霉中建立原生质体转化的遗传操作系统；2）通过同源重组方法对预测的与asperphenamate生物合成相关NRPS基因簇进行基因敲除，确定其相关基因簇；3）克隆asperphenamate合成的关键酶基因，进行异源表达，利用获得的酶蛋白进行生化反应；4）结合化合物分离和纯化手段，鉴定asperphenamate前体，解析其生物合成途径，阐明其生物合成途径中所涉及关键酶的作用机制。本研究将为asperphenamate的开发和利用以及相关类似酶催化反应机制奠定基础，对研究紫杉醇的结构修饰机制具有一定的参考价值。

氨基酸酯类化合物asperphenamate具有与抗肿瘤药物紫杉醇相似的N-苯甲酰基苯丙氨酸酯结构，该化合物及其作为先导化合物进行结构改造得到的衍生物均具有良好的抗肿瘤活性。本研究通过基因组挖掘、构建短密青霉菌遗传操作体系、同位素标记喂养以及合成途径的异源表达等技术手段阐明短密青霉中抗肿瘤活性分子asperphenamate的生物合成途径及关键酶的作用机制。研究发现，asperphenamate的生物合成是由独特的非核糖体多肽合酶（NRPS）系统参与，该系统由2个NRPS组成，NRPS1（ApmA）是一个NRPS-like蛋白具有双模块含有末端还原结构域（Reductase domain，R），主要负责苯甲酰化的苯丙氨醇的形成，R结构域催化4电子的转移以酸的形式还原到醇，该功能是自然界比较罕见的；NRPS2（ApmB）负责分子内酯键的形成并释放最终产物，重要的是该研究首次发现ApmB可以活化线性二肽并利用其为底物，延伸了NRPS的功能，此研究为NRPS新功能开发以及抗肿瘤活性分子的深入研发奠定了重要基础。