首页 > 行业资讯 > UT-Austin刘鸿文教授课题组 JACS：除草素的生物合成与反应机理研究

UT-Austin刘鸿文教授课题组 JACS：除草素的生物合成与反应机理研究

时间：2022-08-25 来源：浏览：

UT-Austin刘鸿文教授课题组 JACS：除草素的生物合成与反应机理研究

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

#天然产物 2 个

#除草素 1 个

#金核霉素 1 个

#碳-碳键形成 1 个

点击蓝字关注我们

除草素是一类由链霉菌产生的腺苷类天然产物，具有多种生物学活性，包含对双子叶植物的选择性毒性、抗细菌导致的水稻白叶枯病、抑制人类肠道寄生虫 Cryptosporidium parvum 的增殖、以及抗藻类与抗真菌的活性。其特征的呋喃 - 吡喃 - 吡喃三环结构由罕见的 1 1 碳糖组成，只有衣霉素和 h ikizimycin 是其余已知的含 1 1 碳糖天然产物。此前的研究通过同位素喂养证明了三环核心是由 D - 葡萄糖和 D - 核糖衍生而来，并通过基因异源表达确认了参与生物合成除草素的基因簇。研究除草素的生物合成路径有助于揭示新的酶促反应，并应用于合成生物学来提高化合物产量。对酶的机理研究则可与酶工程学结合，用以制备除草素的结构相似物并探究其生物活性。

近期，得克萨斯州大学奥斯汀分校刘鸿文教授课题组在除草素生物合成探索中取得进展，报道了建构除草素 11 碳糖骨架的两个酶促反应，为一种经由迈克尔加成实现的碳位糖基化方式，同时提出了除草素衍生物的核心结构，即金核霉素的生物合成路线。相关成果以 “ Identification of the Early Steps in Herbicidin Biosynthesis Reveals an Atypical Mechanism of C -Glycosylation ” 为标题发表在《 J. Am. Chem. Soc. 》上。

图一：已知的除草素结构

图二：（ A ）除草素生物合成基因簇；（ B ）推测的除草素生物合成外围修饰路径；（ C ）此前猜测 B ₁₂ 依赖性的自由基 SAM 酶 Her6 催化自由基加成反应形成新碳 - 碳键，而本文的实验结果与这一猜测并不符合。

图三：基因敲除实验。（ A ） H PLC 分析产除草素菌株 S treptomyces sp. L-9-10 野生型（ WT ）与分别敲除 h er4 、 h er5 、 h er6 、 h er7 的突变菌株的发酵液；（ B ）、（ C ） LC -ESI-MS 分析 S. sp. L-9-10 野生型与各突变菌株的发酵液；（ D ）通过核磁等方式表征的化合物结构，化合物 19 在基因异源表达实验中分离得到。

图四：（ A ） H er4 ， Her5 催化的反应。（ B ）、（ C ） LC -ESI-MS 分析的 H er4 / 5 反应结果（ D ）、（ E ）化合物 2 2 重排形成 1 8 与相应的 LC -ESI-MS 分析结果。（ F ）推测的 Her 5 催化反应机理。

图五：（ A ）推测的 Her 4 催化反应机理；（ B ）以 2 9 和 ATP 为底物的 H er4 催化反应；（ C ）以 2 9 和 ATP 为底物的 H er4 催化反应的 LC -ESI-MS 分析结果：（ 1 ）反应不含 Her4 ，（ 2 ）反应不含 NAD ，（ 3 ）全反应，（ 4 ）反应不含 NAD 但含有 1 mM NADP 。（ D ）以 2 9 和 ATP 为底物的 H er4 催化反应的产物质谱分析结果：（ 1 ）反应在含 H ₂ O 的缓冲溶液中，（ 2 ）反应在含 D ₂ O 的缓冲溶液中。

图六： Her4 催化反应中可能的碳 - 碳键形成机理。

图七：本文提出的除草素骨架结构生物合成路线。

美国得克萨斯州大学奥斯汀分校刘鸿文教授课题组的研究生陈章为该文的第一作者，刘鸿文教授为通讯作者。

原文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05728

作者简介

向上滑动阅览

美国得克萨斯州大学奥斯汀分校药学院化学生物学和药物化学系以及自然科学学院化学系刘鸿文（ Hung -wen (Ben) Liu ）教授，其团队在国际著名学术杂志 Nature 、 Science 、 PNAS 、 J. Am. Chem. Soc. 、 Chem. Rev. 、 Angew. Chem. Int. Ed. 发表了多项具有重要影响力的研究成果。刘教授曾担任美国化学学会期刊 Org . Lett . 副主编，并获颁中央研究院院士、美国微生物学会、美国先进科学学会、美国化学学会与日本科学促进会会士，以及 Claude D. Hudson Award 、 Repligen Award 、 Horace S. Isbell Award 、 Nakanishi Prize 、 A . I. Scott Medal 、 Arthur C. Cope Scholars Award 、 Norman R. Farnsworth Award 等学术奖项以表彰其在糖化学、生物化学、有机化学、与生物合成化学研究领域所做出的贡献。刘鸿文教授课题组的研究处于化学和生物学的交叉方向，目前有三个相关研究领域： 1 、酶促反应机理与抑制剂分子设计； 2 、代谢途径工程设计； 3 、蛋白质功能调节。

课题组主页链接（https://sites.utexas.edu/liu/）

UT-Austin刘鸿文教授课题组 JACS：除草素的生物合成与反应机理研究

UT-Austin刘鸿文教授课题组 JACS：除草素的生物合成与反应机理研究

微信公众号

小编微信