海洋异壁放线菌中免疫抑制剂浅蓝霉素的生物合成研究

海洋微生物已成为活性先导化合物的新源泉。海洋微生物活性物质往往具有独特、新颖和复杂的化学结构，为发掘新颖酶学机理和学习天然生物合成机制提供了很好的材料。浅蓝霉素家族抗生素具有独特的二联吡啶环结构，很有潜力被开发成为新型免疫抑制剂。我国自主分离的海洋异壁放线菌Actinoalloteichus sp. WH1-2216-6能生产8种浅蓝霉素类化合物，包括三个新化合物浅蓝霉素F,G和H。本项目拟以浅蓝霉素主要研究对象，开展以下研究：（1）克隆和鉴定浅蓝霉素的生物合成基因簇；（2）采用细菌遗传学，分子生物学和生物化学手段，对浅蓝霉素的生物合成基因进行体内阻断突变、异源表达或者体外生化功能鉴定等研究，深入解析浅蓝霉素的生物合成机制，包括二联吡啶环的合成机理，N-P450氧化酶的生化功能，脱氧糖基的生物合成及其与吡啶环的偶联机制等等；（3）研究浅蓝霉素糖基转移酶在糖基多样化浅蓝霉素方面的应用价值。

浅蓝霉素A具有独特的二联吡啶结构，很有潜力被开发成为新型免疫抑制剂。我们从浅蓝霉素生产菌株海洋异壁放线菌Actinoalloteichus cyanogriseus WH1-2216-6中成功克隆到了44.6 kb的浅蓝霉素A生物合成基因簇，在Streptomyces coelicolor YF11中实现了该基因簇的异源表达。生物信息学分析显示该基因簇包含24个开放阅读框，其中20个可能和浅蓝霉素生物合成相关，包括参与转运调节的基因5个，吡啶环合成基因7个，后修饰基因8个。对浅蓝霉素A生物合成途径相关基因进行了体内敲除和体外酶学研究，共得到10个浅蓝霉素相关的代谢产物，阐明了氨基水解酶crmL，氧化酶crmH，单肌氨酸氧化酶crmD等基因的生物学功能，发现了一种次生代谢产物合成途径中保护/去保护机制，阐明了二元组分单加氧酶CrmH催化肟基形成的机理。发表论文7篇，含JACS和OL等SCI期刊4篇。培养博士生1名，硕士生1名。