滑桃树与云南美登木根际土壤放线菌分离与RF-3192C的生物合成研究

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微生物是小分子药物的重要来源,其中,放线菌因其强大的天然产物合成能力一直备受天然产物研究人员的关注。在放线菌天然产物基础研究领域,新颖放线菌资源、新天然产物的发现以及新生物合成途径的阐明仍是现阶段和未来相当长一段时间内不变的主题,本论文分别从这三方面开展了研究。美登木素产生植物根际土壤放线菌的分离与筛选。为了寻找“植物来源的美登木素类化合物由其内生菌产生”的证据,我们对滑桃树(Trewia nudiflora Linn.)和云南美登木(Maytanus hookeri Loes.)的根际土样品进行了放线菌的选择性分离,共获得225株放线菌,通过安莎保守的3-氨基-5-羟基苯甲酸(AHBA)合酶基因的PCR筛选获得了 16株基因阳性菌,并对其中序列较新颖的5株阳性菌进行了基因组完成图测序,截止目前已获得LR1-1、LR4-17、LR5-3三株菌的序列,预测其产物均为新骨架5酮安莎霉素,有待进一步发掘。尽管未能获得预期的“植物型”美登木素潜在产生菌,但本研究获得的200余株放线菌(包括38株稀有放线菌)及5株新颖安莎霉素类潜在产生菌为进一步通过基因组挖掘寻找新安莎及其它类型天然产物奠定了基础。链霉菌S001中化合物RF-3192C的二聚化研究。我们通过X-射线单晶衍射法修订了链霉菌S001中Ⅲ型聚酮基因簇产物SRT-A1的结构,确定其为已知的聚酮类二聚体化合物RF-3192C(1),该化合物之前报道为真菌产物,这是首次报道在链霉菌中发现该类化合物。我们通过基因敲除、回补和异源表达明确了 RF-3192C的合成只需要sm8基因簇中的Ⅲ型聚酮合酶(RppAS001)与P450酶(P-450melS001)(以及其氧化还原伴侣)基因。在P-450melS001基因敲除株中,前体1,3,6,8-四羟基萘(THN)自发氧化形成分支产物flaviolin(2),我们推测RppAS001的产物THN在P-450melS001的催化下通过自由基偶联二聚化形成RF-3192C,但在体外测试中,使用常见的菠菜来源FdR/Fdx未能重建该P-450melS001的催化活性。将S001自身来源的FdR/Fdx组合与RppAS001和P-450melS001基因共同进行异源表达,发现多对内源FdR/Fdx可以大幅提高RF-3192C的异源表达产量。P-450melS001的体外酶活与催化机制还有待进一步研究。此外,我们还对链霉菌SR111的代谢产物进行了分离鉴定。代谢谱比较显示,链霉菌SR111在M27培养基中出现了一系列之前未鉴定的新峰,本研究对这些新峰进行分离纯化,鉴定了 5个已知化合物:色氨酸(3)、cyclo(L-Pro-L-Tyr)(4)、(2E)-3-methylthioacrylic acid(5)、3-methylthiopropionic acid(6)和苯乙酸(7)。其中,化合物4对食源性致病菌和植物病原真菌具有显著抑制活性。然而,序列分析显示SR111菌株似乎并没有负责环二肽合成的NRPS(nonribosomal peptide synthetase)和CDPS(cyclodipeptide synthase)基因簇,因此,该菌中化合物4的生物合成基因有待进一步鉴定。
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