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南海年夜陆所阐明抗生素A201A中糖的生物分化途径并提示

已阅读:次  更新时间:2017-10-03 16:50  作者:admin  
南海年夜陆所阐明抗生素A201A中糖的生物分解途径并提示新型L-半乳糖变位酶

  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点试验室鞠建华研究团队,在国际期刊《美国国家科学院院刊》上,发布了深海微生物来源的抗生素A201A研究的最新突破成果(PNAS,2017,www.t68.ph,?114,4948-4953)。论文报道了A201A糖基结构单位的生物分解和后修饰过程,发现并阐了然一个新颖的l-半乳糖吡喃-呋喃型变位酶MtdL。mtdL基因是一个有效的遗传标志,对引导发现天然界中包含l-呋喃半乳糖结构单元的活性天然产品领有主要指导意思。

  自然界中的半乳糖(galactose,Gal)有d-和l-两种构型,以六元吡喃糖环(pyranose)型跟五元呋喃型糖环(furanose)两种形式存在,因此存在四种异构体。哺乳植物中的d-Gal只有d-吡喃型(d-galactopyranose,d-Galp),而在细菌、真菌、原活跃物以及一些病原生物中常以d-呋喃糖(d-galactofuranose,www.t68.ph,d-Galf)情势存在,并与毒力和致病性有着密切关系。与d-Gal的广泛存在比较,l-Gal作为维生素C分化的重要前体,在造作界中还较少被发现。今朝呋喃型的l-Galf在小分子天然产物、动物细胞、植物组织、仔猪、蜂胶、灵芝多糖中被检测到,人们对催化l-Galf生物分解的酶并不清楚。

  前期任务中,科研职员从深海起源的放线菌中分辨失掉核苷类抗生素A201A,经过基因组测序和基因敲除等手段断定了A201A的生物分解基因簇,并说明一个负调控基因MtdA(AntimicrobialAgentsandChemotherapy,2012,56(1):110-114)的功能。抗生素A201A由氨基核苷、α-甲基桂皮酸、含不饱和双键的呋喃己糖和含α-d-鼠李糖四个结构单元形成(图1A)。A201A对G+菌和大年夜多数厌氧性G-菌具显明的抗菌活性,经过感召于核糖体A位点抑制蛋白质的分解。

  研究人员进一步对A201A糖基结构单元的生物分解和后润饰进程停止了剖析。起首,经由在异源宿主StreptmyceslividansTK64中对基因簇结束异源表达判断了其鸿沟(图1A),接着经过对18个生物分解基因停滞系列阻断,渐变株产生了10个新构造衍生物(图1D)。进一步结合同位素标记的前体喂养、体外酶促反应实验结果,发明糖基转移酶MtdG1对底物的识别具有一定的普遍性,能够装配GDP-a-d-甘露糖和GDP-a-d-鼠李糖到A201A骨架上;MtdL在二价阳离子Mn2+或Mg2+存在的情况下,可能可逆催化GDP-β-l-Galp转化成GDP-a-l-Galf,是天然界中首次发现的吡喃糖-呋喃糖基变位酶(图1C);经过对MtdL停止氨基酸定点突变确证Asp109、Asp111和Arg159是对其活性担负的关键氨基酸残基。

  A201A生物分解的后修饰过程由四个甲基转移酶MtdM1、MtdM2、MtdM3和MtdM4以及一个脱氢酶MtdW加入:MtdM1担任A201A中3\'-氨基-3\'-脱氧腺苷结构单元的N,N-二甲基化;MtdM2和MtdM3辨别担任A201A中α-d-鼠李糖结构单元OH-C-4\'和OH-C-3\'的O-甲基化;MtdM4担任L-半乳呋喃糖结构单元中OH-C-5\'的O-甲基化;MtdW是一类离奇的脱氢氧化酶,担任L-半乳呋喃糖结构单元中C-4/C-5的脱饱和感化。四个甲基转移酶和脱氢酶存在严格的区域决定性和较为广泛的底物辨认性(图1D)。科研人员对采用生物分解技能获得的新结构衍生物停止了抗菌活性筛选,失掉了药效相当但水溶性失掉提高的药物先导化合物des-N,N-dimethyl-A201A。

  鞠建华课题组博士后朱清华和博士陈奇为论文奇特第一作者。研讨义务掉失落国度杰出青年迷信基金、中科院战略先导大陆科技专项和广东省做作科学基金团队等项目的援助。

  图1.(A)A201A的生物分解基因簇的组织结构;(B)A201A的化学结构;(C)变位酶MtdL催化GDP-吡喃半乳糖跟GDP-呋喃半乳糖之间的可逆反应,www.t68.ph;(D)A201A的生物分解途径中糖的后修饰过程。

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