真菌聚酮化合物組合生物合成領域研究獲新進展

日前，中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所微生物功能基因組創(chuàng)新團隊在真菌聚酮化合物組合生物合成研究方面取得進展。此項研究有助于揭示真菌聚酮化合物的生物合成機制和拓展聚酮化合物的結構空間。該成果已在線發(fā)表于國際知名期刊《有機化學通訊》。

聚酮化合物是天然產(chǎn)物中的一大家族，化學結構和生物活性多樣，在農(nóng)業(yè)和臨床上具有重要價值，如殺蟲劑阿維菌素和降血脂藥洛伐他汀等。天然聚酮化合物一般要經(jīng)過結構改造才能提高藥效，但天然聚酮含有較多立體異構和取代基等復雜的化學結構，利用化學合成和修飾非常困難，因此，在闡明其生物合成途徑的基礎上，利用微生物代謝途徑的多樣性，通過不同合成模塊的重新組合是實現(xiàn)復雜手性化合物結構改進和藥效提高的有效措施。

大部分農(nóng)業(yè)和臨床使用的聚酮類化合物都來源于細菌，隨著從細菌中篩選新型聚酮類化合物機率的降低，從真菌中獲得聚酮化合物日益受到關注。在細菌和真菌中，分別有不同的聚酮生物合成系統(tǒng)。對于細菌聚酮化合物生物合成的機制研究比較深入，通過異源基因組合共表達，能夠實現(xiàn)細菌聚酮抗生素的工程化合成，但對于真菌，由于其聚酮化合物程序化合成的機制研究不深入，目前還不能大規(guī)模實現(xiàn)真菌聚酮工程化的組合生物合成。

研究在真菌聚酮程序化生物合成機制和合成模塊相互作用規(guī)律的基礎上，通過重新組合具有抗癌、消炎、殺蟲、提高植物耐熱等生物活性的苯二酚內(nèi)酯生物合成模塊，在釀酒酵母中實現(xiàn)了活性提高的系列新型真菌聚酮化合物的一步合成。本研究繼續(xù)拓寬真菌聚酮化合物組合生物合成的范圍，通過苯二酚內(nèi)酯合成模塊與具有抗真菌生物活性的嗜氮酮合成模塊的組合，生物合成了新型聚酮化合物。研究成果不僅為揭示天然聚酮類化合物的程序化生物合成機制奠定了重要理論基礎，而且也為大規(guī)模實現(xiàn)新型真菌聚酮類抗生素的工程化生物合成提供了創(chuàng)新方法。