无花果拟盘多毛孢菌中丙二烯化合物的生物合成途径研究

Allenic natural products show intriguing biological activities. And they also show higher reactivity to build complex molecular targets, revealing novel applications in natural product synthesis, pharmaceutical chemistry and material science. However, the biosynthesis of allene remained unexplored. Allenic compound iso-A82775C was isolated from the plant endophytic fungus Pestalotiopsis fici from our previous studies. The whole genome of P. fici has been sequenced and the possible biosynthetic gene cluster for iso-A82775C was also identified in P. fici. In this project, the biosynthetic pathway will be investigated by gene knockout, heterologous expression, in vitro and in vivo biochemical reactions and other methods. And the function and the catalytic mechanism of enzyme will also be investigated. The results of this project will not only provide proof for biosynthetic pathway of allenic natural products, but also provide basic knowledge for application of allenes.

丙二烯类化合物具有广泛的生物活性和很高的化学反应活性，能够合成复杂的分子骨架，在天然产物合成、药物化学及材料化学中占有重要地位。然而丙二烯基团生物合成机制尚不明确，相关研究较少。前期研究中，从茶内生真菌无花果拟盘多毛孢（Pestalotiopsis fici）中获得含有丙二烯的化合物iso-A82775C，并将该菌进行了全基因组测序，初步确定了iso-A82775C可能的生物合成基因簇。本项目拟通过基因敲除、异源表达和体内外生化实验等从基因-蛋白水平解析iso-A82775C生物合成途径，阐明其中关键酶的功能及催化机理。本项目的实施，将为丙二烯类天然产物的生物合成研究提供依据，同时为丙二烯化合物应用奠定基础。

丙二烯类化合物具有广泛的生物活性和很高的化学反应活性，能够合成复杂的分子骨架，在天然产物合成、药物化学及材料化学中占有重要地位。然而丙二烯基团生物合成机制尚不明确，相关研究较少。前期研究中我们从从茶内生真菌无花果拟盘多毛孢获得含有丙二烯的化合物iso-A82775C，并将该菌进行了全基因组测序，初步推测了iso-A82775C可能的生物合成基因簇。项目执行期间，克隆了丙二烯化合物iso-A82775C的生物合成基因簇，通过基因敲除，异源表达，喂养试验以及体外酶学实验证实了丙二烯基团是由炔基异构化得到，而炔基是是由细胞色素P450酶氧化得到，并阐明炔基形成的机制，初步解析了该化合物的生物合成途径；同时对突变株的发酵代谢产物进行了深入研究，获得了一系列的新结构化合物39个，这些化合物具有抗氧化、抗菌及肿瘤细胞毒等活性。本研究不仅为丙二烯类天然产物的生物合成研究提供了依据，同时为药物先导化合物的发现提供备选分子。