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“绿色”农药多氧霉素生物合成研究获得多项可喜突破

来源:admin  浏览量:  更新时间:2016-08-24 19:12:05

近期,药学院邓子新院士团队陈文青副教授课题组在重要微生物农药——多氧霉素生物合成机理研究领域获得多项可喜突破,相关研究成果陆续发表。多氧霉素(又名多抗霉素、宝丽安等)是防治水稻、果蔬及一些重要经济作物真菌病害的高效生物农药。多氧霉素自创制成功以来,一直是世界范围内生产和使用最广泛且尚无耐药性出现的重要绿色生物农药之一。

8月18日,《细胞•化学生物学》(Cell Chemical Biology)发表了邓子新院士团队陈文青副教授课题组在多氧霉素生物机理研究中的重要成果(http://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(16)30241-0)。该课题组反向利用合成生物学策略并结合生物化学手段,成功破解了多氧霉素构造单元氨甲酰多聚草氨酸(CPOAA)的生物合成机理,揭示该合成途径中存在一个独特的乙酰化循环,并且偶联了串联还原和逐步羟化反应。该项研究成果为多氧霉素的组分优化和结构改造奠定了坚实的理论基础,被该杂志遴选为研究亮点(Issue Highlights),并导读形式配发了一个崭新的酶促还原反应和羟化反应的短评,进行了形象生动地概述我们对酶知之甚多,在过去数十年中人们解析了成千上万个酶的功能,其中一些我们了解的非常透彻,已达到非常精细的水平。然而,大自然总会特别恩赐于我们一些具有独特和意外功能的酶,恰如多氧霉素生物合成中的相关酶”。博士生祁建钊为该论文的第一作者,陈文青副教授为通讯作者。

8月19日,邓子新院士团队又传来喜讯,陈文青课题组在多氧霉素生物机理研究中再获重要进展。他们课题组与中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所肖友利研究员及中科院上海有机化学研究所唐功利研究员紧密合作,对多氧霉素核苷骨架形成途径中的一个新型S-腺苷甲硫氨酸(SAM)依赖的酶蛋白PolH和磷酸水解酶PolJ进行了功能研究,揭示出PolH通过催化一个自由基介导的碳碳连接反应来构建多氧霉素合成途径中的重要中间代谢产物的庚糖酸单磷酸(OAP)的双环碳骨架,然后在PolJ的催化下脱去磷酸从而形成庚糖酸(OA)。相关研究成果8月19日在英国皇家化学学会期刊《化学科学(Chemical Science)上在线发表(http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/SC/

C6SC01826B#divAbstract)。博士生贺妮莎、巫攀为该论文的共同第一作者,陈文青副教授和肖友利研究员为共同通讯作者。尽管SAM-依赖的自由基蛋白超家族成员数已多达,且其数量还在不断增加但人们对该类蛋白参与催化独特酶促化学反应机制认识仍非常有限,因此PolH功能的阐明理解该类蛋白所催化的碳碳形成的反应迈出了重要一步

此外,他们还与中科院上海有机化学研究所周佳海研究员合作,综合运用多学科研究手段,鉴定出多氧霉素生物合成途径中存在一个独特的尿苷酸甲基化酶(UMP methylase),比较了它与经典的胸苷酸合酶在三维结构与催化机制方面的差异,进而阐明了多氧霉素组分多样化的分子机制,并实现了多氧霉素组分定向优化和改造,相关研究成果于7月14日Protein & Cell杂志上在线发表(http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13238-016-0289-y)。

邓子新院士团队长期致力于重要微生物药物的代谢工程和合成生物学研究,这是该团队继在庆大霉素、安普霉素及Splenocin等重要抗生素代谢工程研究取得一系列成果之后,在多氧霉素生物合成研究方面取得的又一原创性、系统性研究成果。不仅如此,该团队近年来还与相关企业在“多氧霉素分子育种”方面进行了战略合作,并实现了相关成果的产业化应用,这将对提升我国多氧霉素产业化的技术水平和产品的竞争力具有积极的推动作用。