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虞沂副教授课题组成功破解安普霉素生物合成途径中的关键节点

来源:admin  浏览量:  更新时间:2016-04-29 19:31:30

近日,国际著名期刊《美国化学会志》(JACS)在线发表了我院虞沂副教授课题组的最新研究成果,首次揭示了著名兽用抗生素安普霉素的关键合成步骤。这也是该课题组所在研究团队继庆大霉素研究取得重要进展之后,再次在氨基糖苷类抗生素研究领域获得的重要研究成果。

安普霉素(Apramycin)是由黑暗链霉菌(Streptomyces tenebrarius)发酵产生的一种氨基糖苷类广谱抗生素,由于不易产生抗药性,并能明显促进增重和提高饲料转化率,安普霉素已被广泛应用在畜禽养殖领域。同时,安普霉素也是分子生物学实验中常用的抗性筛选标记,商业价值极高。然而,这一重要的兽用药物自上世纪80年代被开发以来,其生物合成机理一直是个未解之谜。我院虞沂副教授课题组联手复旦大学化学系张琪研究员课题组,综合运用分子遗传学、生物化学和生物信息学等研究手段,首次阐明了安普霉素生物合成途径中的关键节点反应。该项研究表明,通过一条通用的2-脱氧链霉胺合成途径,细胞首先合成出巴龙霉胺,随后,经过radical SAM依赖性脱水酶AprD4NADPH依赖性还原酶AprD3,以及脱氢酶AprQ的顺序催化,完成对巴龙霉胺C3位脱氧和C6位脱氢反应,最终生成安普霉素的关键中间体。利用巴龙霉胺这一核心节点,黑暗链霉菌还可以同时合成妥布霉素(Tobramycin)和卡那霉素BKanamycin B)等多个氨基糖苷抗生素,从而在细胞内织起一张巨大的天然组合生物合成网络。该项成果不仅为后续安普霉素完整生物合成机制的全面破解奠定了基础,还为开发结构更新颖、活性更高效、细胞毒性更低的氨基糖苷类抗生素提供了重要思路。

该研究工作由我院虞沂副教授课题组与复旦大学化学系张琪研究员课题组合作完成,我院2014级博士生吕美男为论文的第一作者。虞沂副教授课题组目前主要致力于肽类生物碱以及氨基糖苷类天然药物的生物合成机理研究。