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昆那霉素生物合成独特后修饰反应的研究

昆那霉素生物合成独特后修饰反应的研究
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  • 批准号:31470176
  • 批准年度: 2014年
  • 学科分类:微生物代谢(C010204) |
  • 项目负责人:范可强
  • 负责人职称:副研究员
  • 依托单位:中国科学院微生物研究所
  • 资助金额:80万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2015年01月01日 至 2018年12月31日
  • 中文关键词: 霉素;生物;独特
  • 英文关键词:biosynthesis;kinamycin;secondary metabolism;oxygenase;angucycline

项目摘要

中文摘要

昆那霉素(kinamycin)属于非典型角蒽环聚酮化合物。研究表明目前已知的四类非典型角蒽环化合物均是从苯并蒽类中间体出发,经过复杂的氧化开环和重排反应合成。氧化开环及重排反应是此类化合物发生结构分化的关键节点。昆那霉素A环氧化和乙酰化以及B环重氮修饰在已知聚酮化合物中很少见,其生物合成过程也不清楚。本项目以Streptomyces ambofaciens中昆那霉素合成基因簇alp为研究对象,对其生物合成过程中的特殊后修饰反应展开研究,通过体内基因敲除、异源表达及生物转化、蛋白表达纯化、晶体结构及体外活性研究,深入剖析氧化开环的反应机制以及决定产物结构的关键因素,鉴定参与A环修饰及重氮基团形成的关键酶,以期阐明昆那霉素的生物合成途径。对这些特殊后修饰反应进行深入研究,不仅有助于我们理解天然产物的合成机理,也为合成生物学与酶催化有机合成提供新的工具,具有重要理论意义和潜在应用价值。

英文摘要

Kinamycins represent a series of atypical angucycline compounds produced by Streptomyces murayamaensis and Streptomyces ambofaciens, which contain unique post-PKS modifications including the formation of a five-membered B ring, a highly hydroxylated and acetylated A ring and a diazo group on the B ring. Atypical angucyclines are biosynthesized from benz[b]anthracene intermediates via oxidative ring-opening and rearrangement reactions. Four types of atypical angucyclines could be formed due to different post ring-opening and rearrangement reactions, thus these reactions are critical for the structural diversity of atypical angucyclines. Hydroxylation of A ring is uncommon in atypical angucyclines. Diazo group is rare in natural products, nothing is known about its biosynthesis. In this study, we will characterize the unique post-PKS tailoring reactions in kinamycin biosynthesis using the producer S. ambofaciens. These reactions will be studied by in vivo gene knock-out, heterologous gene expression and bioconversion experiments, the key enzymes will be further characterized by in vitro enzymatic assay and crystallography. Fast separation and identification techniques such as LC-MS will be used to analyze reaction intermediates or products. The insights gained from these studies will not only be helpful for our understanding about the biosynthesis of antibiotics, but also offer enzymes with novel functions for synthetic biology and enzyme-catalyzed organic synthesis.

评估说明

    国家自然科学基金项目“昆那霉素生物合成独特后修饰反应的研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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