近日，國際著名期刊《美國化學(xué)會(huì)志》（JACS）在線發(fā)表了我院虞沂副教授課題組的最新研究成果，首次揭示了著名獸用抗生素安普霉素的關(guān)鍵合成步驟。這也是該課題組所在研究團(tuán)隊(duì)繼慶大霉素研究取得重要進(jìn)展之后，再次在氨基糖苷類抗生素研究領(lǐng)域獲得的重要研究成果。
安普霉素（Apramycin）是由黑暗鏈霉菌（Streptomyces tenebrarius）發(fā)酵產(chǎn)生的一種氨基糖苷類廣譜抗生素，由于不易產(chǎn)生抗藥性，并能明顯促進(jìn)增重和提高飼料轉(zhuǎn)化率，安普霉素已被廣泛應(yīng)用在畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域。同時(shí)，安普霉素也是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的抗性篩選標(biāo)記，商業(yè)價(jià)值極高。然而，這一重要的獸用藥物自上世紀(jì)80年代被開發(fā)以來，其生物合成機(jī)理一直是個(gè)未解之謎。我院虞沂副教授課題組聯(lián)手復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系張琪研究員課題組，綜合運(yùn)用分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)和生物信息學(xué)等研究手段，首次闡明了安普霉素生物合成途徑中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)反應(yīng)。該項(xiàng)研究表明，通過一條通用的2-脫氧鏈霉胺合成途徑，細(xì)胞首先合成出巴龍霉胺，隨后，經(jīng)過radical SAM依賴性脫水酶AprD4、NADPH依賴性還原酶AprD3，以及脫氫酶AprQ的順序催化，完成對(duì)巴龍霉胺C3位脫氧和C6位脫氫反應(yīng)，最終生成安普霉素的關(guān)鍵中間體。利用巴龍霉胺這一核心節(jié)點(diǎn)，黑暗鏈霉菌還可以同時(shí)合成妥布霉素（Tobramycin）和卡那霉素B（Kanamycin B）等多個(gè)氨基糖苷抗生素，從而在細(xì)胞內(nèi)織起一張巨大的天然組合生物合成網(wǎng)絡(luò)。該項(xiàng)成果不僅為后續(xù)安普霉素完整生物合成機(jī)制的全面破解奠定了基礎(chǔ)，還為開發(fā)結(jié)構(gòu)更新穎、活性更高效、細(xì)胞毒性更低的氨基糖苷類抗生素提供了重要思路。
該研究工作由我院虞沂副教授課題組與復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系張琪研究員課題組合作完成，我院2014級(jí)博士生呂美男為論文的第一作者。虞沂副教授課題組目前主要致力于肽類生物堿以及氨基糖苷類天然藥物的生物合成機(jī)理研究。
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