上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院團(tuán)隊(duì)解析活性天然產(chǎn)物中苯并吡喃成環(huán)機(jī)制
近日，美國化學(xué)會(huì)旗下催化領(lǐng)域頂級期刊《ACS Catalysis》在線刊發(fā)了系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院徐岷涓研究小組關(guān)于微生物天然產(chǎn)物中吡喃環(huán)形成的酶學(xué)機(jī)制的最新成果，該文章同時(shí)被選為ACS?Editors’ Choice亮點(diǎn)論文推薦給讀者。該工作闡明了廈門霉素生物合成途徑中催化苯并吡喃成環(huán)的環(huán)化酶（XimE）的催化機(jī)制，揭示了該酶的關(guān)鍵活性位點(diǎn)和底物寬泛性，為利用該酶合成植物來源的線性及角型香豆素類化合物鋪平了道路。
苯并吡喃環(huán)是眾多具有生物學(xué)活性天然產(chǎn)物的核心骨架，這類化合物主要分布在傘形科、金絲桃科等傳統(tǒng)藥用植物中。徐岷涓研究小組首次從廈門鏈霉菌318中分離到一系列苯并吡喃類化合物，發(fā)現(xiàn)其為具有抗纖維化活性的藥物候選物，將其命名為廈門霉素（xiamenmycin）。進(jìn)一步，利用廈門霉素的生物合成途徑中異戊烯基轉(zhuǎn)移酶（XimB）進(jìn)行組合生物合成，獲得了一系列苯并吡喃的“非天然前體”。此外，還通過代謝途徑重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了廈門霉素在大腸桿菌中的異源生物合成。該工作不僅豐富了苯并吡喃類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣性，也為構(gòu)建苯并吡喃類活性天然產(chǎn)物的高效生物合成體系奠定了基礎(chǔ)（ACS Synth. Biol. 2018）。
長期以來，生物合成苯并吡喃活性母核的成環(huán)機(jī)制一直未被解析?；赬imE以及蛋白-小分子復(fù)合體在1.77?下的晶體結(jié)構(gòu)，并結(jié)合定點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)和過渡態(tài)計(jì)算，揭示了協(xié)同控制XimE催化的6-endo成環(huán)的多個(gè)關(guān)鍵氨基酸殘基。更有趣的是，廈門霉素生物合成基因簇中的FAD-依賴的單加氧酶（XimD）和XimE的組合不僅能合成天然的苯并吡喃和苯并呋喃骨架，還可合成線型和角型的吡喃、呋喃香豆素等植物天然產(chǎn)物。
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該題為：Enzymatic Pyran Formation Involved in Xiamenmycin Biosynthesis《廈門霉素生物合成途徑中吡喃環(huán)形成的酶學(xué)機(jī)制》文章在2019年5月2日在線發(fā)表。上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院為第一署名單位/通訊單位。上海交大生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士生賀貝貝為第一作者，徐岷涓副研究員、趙一雷教授和鄭艦艇教授為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acscatal.9b01034
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