硫肽非天然氨基酸衍生探针的生物合成及应用研究

Nowadays, infectious diseases pose serious threats to public health and this situation is becoming worse due to the progressively emerging microbial resistance. In this project, we will insert unnatural amino acids into thiostrepton which shows the potent anti-infective activities with new or uncovered modes of action. We will develop highly effective, new biological approaches in recombinant microorganisms for structural diversity and their preparation in large scales by fermentation. We will use these thiostrepton analogues as chemical probes to explore mechanism of their anti-infective activities, based on the enrichment of diverse chemical entities.

感染性疾病严重威胁人类的健康，这一状况随着临床耐药性的出现进一步恶化。在本项目中，我们将非天然氨基酸引入到来源于微生物、作用机制新颖、具有良好抗感染活性的天然产物---硫链丝菌素中，发展高效快速的结构衍生和大量制备的生物学方法。在丰富硫肽类家族结构多样性的前提下,利用这些分子作为化学探针开展抗感染的机制研究。

在感染性疾病日益泛滥、抗生素耐药性日益严重的今天，发展结构衍生的非天然抗生物类药物将有利于保障人类的健康。在本项目中，我们以硫链丝菌素为研究对象，旨在将非天然氨基酸引入其骨架结构，实现以生物学方法大量快速制备硫链丝菌素衍生物，丰富硫肽类抗生素家族的结构多样性。通过引入识别非天然氨基酸的tRNA和氨酰tRNA合成酶正交系统，可以将特定类型的非天然氨基酸引入核心肽的对应结构位点。突变株的发酵产物检测结果显示，并没有目标的硫链丝菌素衍生物产生。我们分析认为，之所以产生意外的结果可能有两种原因：其一，外源tRNA和氨酰tRNA合成酶正交系统无法在劳伦链霉菌发挥活性；其二，复杂的翻译后修饰酶系统无法识别非天然的核心肽，因此无法修饰形成具有成熟结构的硫链丝菌素类产物。我们更倾向于第二种原因。这些研究结果说明，在进一步拓展以硫链丝菌素为代表的硫肽类抗生素结构的相关工作中，下游的翻译后修饰蛋白对底物的专一性是需要考虑的。基于我们对于硫肽类抗生素生物合成机制的深入理解，接下来针对翻译后修饰蛋白的工程性改造以拓宽其底物选择性的工作将对这类抗生素的结构衍生具有重要意义。