真菌酚胺耦合产生的新先导化合物发现

Mantis- (Daldinia eschscholzii IFB-TL01) and marine fish-associated fungi (Curvularia sp. IFB-Z10 and Chaetomium globosum 1C51) are unique in synthesizing an array of bioactive polyketides and alkaloids with novel carbon skeletons from the phenolic and amine units. The assemblage primarily includes the promiscuous coupling of small molecule phenolic and amine units under the catalysis of fungal enzymes. But the detailed biosynthetic pathways need to be addressed. This project is intended to clarify the chemistry, biological mechanism, selectivity determinant(s) and skeletal diversifications. With such knowledge, the fermentation will be optimized aiming at higher yields of skeletally novel polyketides and alkaloids, which, after purification, will be evaluated for novel lead compounds highly desired for the development of new antibacterial, antiinflammatory, anti- Alzheimer's disease and anti-gout drugs.

螳螂肠道真菌（Daldinia eschscholzii IFB-TL01）和海鱼肠道真菌（Curvularia sp. IFB-Z10和Chaetomium globosum 1C51）不仅产生小分子酚和/或胺，而且通过酚-酚、酚-胺和胺-胺之间的多方式缩合将其组装成一系列骨架全新的活性聚酮和生物碱。本项目拟深入研究这些真菌酚和胺单元产生和耦合的生物合成过程及其调控策略、探讨酚和胺单元拼合成多种骨架新颖分子的化学机制；在此基础上优化发酵条件、分离富集新骨架产物、结合活性评价优化发现新先导化合物。该工作预计能构建微生物聚酮和生物碱骨架的新颖化与多样化的方法与策略，或为之奠定重要基础；有关其生物合成途径研究有望挖掘出新的基因簇和新反应（现象）；结合生物活性研究有望发现骨架全新的先导化合物，为抗菌、抗炎、抗老年痴呆和抗痛风新药创制提供新起始分子。

本项目前期研究发现螳螂肠道真菌Daldinia eschscholzii IFB-TL01产生大量的聚酮化合物。在此基础上，本课题选择药效团中出现比例较高而且具有亲核性吲哚-3-甲醇(I3C)，色胺，邻苯二胺，对氨基苯甲酸，对氨基苯甲酸乙酯，8-氨基喹啉，环己胺投喂到TL01培养体系中，得到系列新活性物质。在此基础上，基于现有的基因组信息，利用基因敲除，酶抑制实验，中间体捕获等确定部分新骨架化合物的生物合成途径。发现并解析了新颖的聚酮类化合物包括streptoseomycin，dalmanol和ansaseomycin的关键合成步骤，包括表征了自然界首例可催化[6+4]/[4+2]环加成反应的酶；阐释了生物碱curvulamine合成过程中罕见的双功能酶介导的新的C-C，C-O键的形成，并以此挖掘到了多个结构新颖的生物碱化合物；另外通过基因挖掘手段发现了多个非核糖体肽类化合物kitacinnamycins，ashimides，并解析了其体内的组装过程。综上所述，这一系列工作发现了多个结构新颖的活性微生物代谢产物，并阐明其生物合成过程，推动了微生物天然产物的高效挖掘及利用。最后，采用相关体内外评价模型进行化合物的功效发现与验证，重点评价产物在抗菌（含植物病原菌）、抗肿瘤等疾病方面的作用。