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西北农林科技大学:秦岭放线菌天然产物功能因子发现最新成果
2020-12-29

  12月14日,中国期刊Organic Chemistry Frontiers以大秦岭太白山为背景的封面文章发表了化学与药学院高锦明教授团队的最新研究成果:“Molecular networking-based for the target discovery of potent antiproliferative polycyclic macrolactam ansamycins from Streptomyces cacaoisubsp.asoensis”(Org. Chem. Front., 2020, 7(24): 4008–4018)。青年教师、博士后刘玲丽为第一编辑,高锦明教授为通讯编辑。

  秦岭特境资源的活性天然产物研究一直是高锦明教授团队的研究特色之一。其中,微生物次级代谢产物是新型活性先导化合物的一个重要宝库。前期团队曾从太白山北坡苔藓土壤的一株放线菌Streptomyces cacaoisubsp.asoensis中分离鉴定了一系列具有显著抗肿瘤和抗神经炎症活性的安沙霉素类化合物。

  为深度挖掘苯安沙霉素类代谢产物多样性,团队通过构建高分辨的分子网络,从该放线菌中寻找与苯安沙霉素为同一簇的新颖分子,并基于HPLC-PDA-MS导向分离的研究策略,从该放线菌中分离鉴定了3个新颖的抗肿瘤活性的化合物Strecacansamycins A–C(1–3),其中Strecacansamycins A和B是在原三烯霉素的基础上通过氧化催化及电子迁移形成了新的5/6/7/16环系化合物。而化合物Strecacansamycin C(3)则是迄今发现的第二个三烯霉素类糖苷。借助高分辨质谱和核磁共振等技术确定了平面结构和相对构型,采用ECD高斯理论计算确定了其绝对构型。同时,结合全基因组序列分析,最终确定了编码合成该类型化合物的基因簇。对比分析基因簇中关键催化酶的特异性碱基序列进一步证实了其多个手性中心的绝对构型。基于化学结构与基因簇组成,提出了该类型化合物的生物合成途径,其中预测与新颖环系形成相关的酶为一个FAD-dependent oxidoreductase,对该酶的催化功能验证正在进行中。

  该研究通过借助复杂的高分辨分子网络分析,从多类型的代谢产物中发现结构骨架新颖的活性化合物,同时通过基因组序列分析来佐证化合物的结构,为新活性天然产物的快速发现及去重复提供了新的思路。团队对安莎霉素类化合物生物合成途径的阐明,为后期基因簇的异源表达与酶功能的研究奠定了基础,将有助于秦岭微生物资源的深度开发与利用。

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