本網(wǎng)訊 日前，由中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所林敏研究員科研團隊與美國亞利桑那大學自然資源和環(huán)境學院的天然產(chǎn)物研究中心莫爾納教授（Molnar）科研團隊合作完成的“通過真菌聚酮合酶亞基重排以多樣性為導向的苯二酚內(nèi)酯組合生物合成”研究取得重大突破。此項研究對于拓寬醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生物活性物質(zhì)的范圍提供了新策略和新途徑，具有重要的理論研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。
圖1 苯二酚內(nèi)酯的天然合成途徑
真菌聚酮化合物是一類結(jié)構(gòu)與生物活性多樣的次生代謝物，由多亞基的聚酮合酶催化合成，其中苯二酚內(nèi)酯具有調(diào)節(jié)生長、抗旱、抗癌和調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等多種生物活性。組合生物合成技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種擴展天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性，形成新的生物合成途徑，從而產(chǎn)生非天然化合物的新方法。利用組合生物合成聚酮化合物是當前藥物研發(fā)的熱點，但仍處于研究的起步階段。真菌苯二酚內(nèi)酯類化合物由一對還原型聚酮合酶（hrPKS）和非還原型聚酮合酶（nrPKS）程序化合成。中美科學家針對目前已經(jīng)研究清楚的四種天然苯二酚內(nèi)酯聚酮化合物（monocillin II、resorcylide、lasiodiplodin和curvularin）的模式生物合成途徑（見圖1），利用組合生物合成技術(shù)，通過聚酮合酶亞基重排和隨機組合，在釀酒酵母中異源表達新型聚酮合酶，實現(xiàn)一系列“非天然的”的聚酮類化合物的一步合成（見圖2），為新一代藥物篩選提供新的候選化合物庫，同時為揭示天然聚酮類化合物的程序化合成機制奠定了重要理論基礎(chǔ)。這種“即插即用”模塊化方法可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)多樣的全新化學物質(zhì)的組合生物合成，為新型藥物的開發(fā)提供了新的技術(shù)途徑。
圖2 苯二酚內(nèi)酯的組合合成途徑
中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所微生物功能基因組創(chuàng)新團隊與美國亞利桑那大學自然資源和環(huán)境學院的天然產(chǎn)物研究中心有著長期的合作關(guān)系，下一步在聚酮合酶不同功能結(jié)構(gòu)域的程序化合成機制、非天然合成產(chǎn)物活性的高通量篩選、新型高效生物農(nóng)藥或優(yōu)質(zhì)高效抗逆農(nóng)作物品種的研發(fā)等方面開展系統(tǒng)深入的研究。
相關(guān)研究論文于7月22日在線發(fā)表在美國科學院報（PNAS）上。
