Periconia sp. F-31中多样化聚酮–氨基酸杂合物骨架形成的酶学机制

基本信息
批准号:81773607
项目类别:面上项目
资助金额:60.50
负责人:戴均贵
学科分类:
依托单位:中国医学科学院药物研究所
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:解可波,张敏,苏聪,乐田,贾晓娜,裴斐
关键词:
酶学机制骨架形成F31Periconia聚酮氨基酸杂合物生物合成sp
结项摘要

Polyketide-amino acid (PK-AA) hybrid molecules with specific structure and significant bioactivity are an important source of innovative drugs. Their biosynthesis is performed by PKS-NRPS hybrids in vivo. In our previous investigation, a series of PK-AA hybrids with divergent skeleton were found in an Annona muricata endophytic fungus Periconia sp. F-31, including Periconiasin A (1, cytochalasin with 9/6/5 ring system), Peridecalin A (2, decalin with 6/6/5 ring system), and Pericoannosin A (3, oxadecalin with 6/6/5 ring system). We speculated that these compounds biosynthetically originated from one common precursor molecule and were formed by different types of Diels–Alder reaction, but the enzymatic mechanism of the biosynthesis is unclear. In this project, the genetic transformation system of Periconia sp. F-31 will be established on the basis of whole genome sequencing, and the biosynthetic gene cluster of target compounds 1–3 will be identified by gene knockout technique, isolation and structure identification of intermediates in the mutants, and heterologous expression and catalytic function validation of enzymes. Ultimately, the biosynthetic pathway of the target compounds will be elucidated, as well as the enzymatic mechanism of one gene cluster controlling one precursor to form structurally diverse compounds, especially the formation of cytochalasin macrocycles. This study, which is based on self-independent innovation, will lay the foundation for the efficient preparation of these bioactive compounds by biosynthetic methods, and for yielding more structurally diverse PK-AA hybrids for the discovery of drug lead compounds.

前期研究中,我们从一株番荔枝内生真菌Periconia sp. F-31中发现了一系列骨架新颖、结构多样的聚酮-氨基酸杂合物,包括9/6/5环系细胞松弛素Periconiasin A、6/6/5环系decalin化合物Peridecalin A以及6/6/5环系氧杂decalin化合物Pericoannosin A,推测它们来源于同一前体分子,经不同形式Diels-Alder反应形成。本研究拟在全基因组测序的基础上,建立遗传转化操作体系,通过基因敲除、突变株中间体分离及结构鉴定、蛋白外源表达及催化功能验证等技术手段,发现并确证这些化合物骨架构建酶,阐明其生物合成途径,解析同一基因簇控制同一前体化合物形成多样化骨架化合物、尤其是细胞松弛素大环形成的酶学机制。本研究立足于自主创新,将为利用生物合成方法实现该类新颖骨架活性化合物的高效制备及获取结构多样该类衍生物药物先导分子奠定基础。

项目摘要

聚酮-氨基酸杂合物是一类发现于微生物的结构特异、活性显著的化合物家族,在体内由聚酮合酶-非核糖体肽合成酶杂合酶催化合成。Periconia sp. F-31为本课题组从刺果番荔枝(Annona muricata)中分离得到的一株内生真菌,菌种鉴定表明其为黑团孢霉属的一个新种(Periconia sp.),系统的化学成分研究发现了一系列多种结构类型的聚酮-氨基酸杂合物,包括9/6/5环系新颖骨架结构的细胞松弛素Periconiasins A–C,6/6/5环系decalin类聚酮-氨基酸杂合物Peridecalins A–B,6/6/5环系氧杂decalin化合物Pericoannosin A,部分化合物具有较好的细胞毒活性。生物合成途径推测它们来源于同一个聚酮-氨基酸前体,分别经3个不同的Diels-Alder反应形成了骨架多样的聚酮-氨基酸杂合物。本课题基于基因组信息挖掘策略,采用基因敲除、敲除菌株代谢产物分析、蛋白外源表达及催化功能鉴定等技术手段,解析Periconia sp. F-31多样化聚酮-氨基酸杂合物生物合成机制,取得了系列结果:1)确定了Periconia sp. F-31聚酮-氨基酸杂合物生物合成基因簇scaffold 102;2)建立了Periconia sp. F-31的遗传转化操作体系;3)系统敲除了候选生物合成基因簇基因,发现了细胞松弛素Periconiasin A生物合成中关键的α,β-hydrolyase基因gme3388和可能的负责Diels-Alder反应的基因gme3386;4)为Periconiasin A和Peridecalin A的生物合成途径推测提供了实验依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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