真菌聚酮化合物组合生物合成领域研究获新进展

 

聚酮化合物是天然产物中的一大家族，化学结构和生物活性多样，在农业和临床上具有重要价值，如杀虫剂阿维菌素和降血脂药洛伐他汀等。天然聚酮化合物一般要经过结构改造才能提高药效，但天然聚酮含有较多立体异构和取代基等复杂的化学结构，利用化学合成和修饰非常困难，因此，在阐明其生物合成途径的基础上，利用微生物代谢途径的多样性，通过不同合成模块的重新组合是实现复杂手性化合物结构改进和药效提高的有效措施。

 

大部分农业和临床使用的聚酮类化合物都来源于细菌，随着从细菌中筛选新型聚酮类化合物机率的降低，从真菌中获得聚酮化合物日益受到关注。在细菌和真菌中，分别有不同的聚酮生物合成系统。对于细菌聚酮化合物生物合成的机制研究比较深入，通过异源基因组合共表达，能够实现细菌聚酮抗生素的工程化合成，但对于真菌，由于其聚酮化合物程序化合成的机制研究不深入，目前还不能大规模实现真菌聚酮工程化的组合生物合成。

  

研究在真菌聚酮程序化生物合成机制和合成模块相互作用规律的基础上，通过重新组合具有抗癌、消炎、杀虫、提高植物耐热等生物活性的苯二酚内酯生物合成模块，在酿酒酵母中实现了活性提高的系列新型真菌聚酮化合物的一步合成。本研究继续拓宽真菌聚酮化合物组合生物合成的范围，通过苯二酚内酯合成模块与具有抗真菌生物活性的嗜氮酮合成模块的组合，生物合成了新型聚酮化合物。研究成果不仅为揭示天然聚酮类化合物的程序化生物合成机制奠定了重要理论基础，而且也为大规模实现新型真菌聚酮类抗生素的工程化生物合成提供了创新方法。