2月14日，中國海洋大學美獅會、海洋藥物教育部重點實驗室、青島海洋科技中心海洋藥物與生物制品功能實驗室李德海教授團隊在國際頂級化學學術期刊Journal of the American Chemical Society（JACS）在線發(fā)表了題為“Biosynthesis of Dothideomins Reveals a Fungal P450 That Constructs the Tricyclo[5.2.2.0.4,8]undecane-Imbedded Core Skeleton”的研究論文。
具有復雜多樣的結構和顯著生物活性的天然產(chǎn)物是藥物先導化合物的重要來源。二聚蒽醌也被稱為雙蒽醌（BQs），由兩個相同或不同的蒽醌單體通過C-C或C-O鍵連接而成。其中，dothieomins A–D是一類具有獨特的6/6/6/5/6/6/6七環(huán)或6/6/6/5/6/3/6/6八環(huán)體系的且具有良好抗菌活性的籠狀BQ類化合物，同時還具有與其他BQ骨架完全不同的三環(huán)[5.2.2.0.4,8]十一烷嵌入式核心骨架。
李德海課題組通過基因組挖掘、生物合成基因簇的異源表達、底物飼喂以及體外生化實驗闡明了籠狀二聚蒽醌類化合物dothideomins C（9）和D（10）的生物合成過程。其新穎且復雜的三環(huán)[5.2.2.0.4,8]十一烷核心骨架由細胞色素P450單加氧酶（P450）DotG單獨催化前體大黃素（1）的二聚化以及后續(xù)中間體的開環(huán)及脫碳反應形成（圖1）。隨后基于分子對接、氨基酸的定點突變實驗確定了DotG蛋白中參與催化的關鍵氨基酸殘基，并在此基礎上針對化合物8合成過程中的關鍵步驟進行了DFT計算，進一步證明DotG催化大黃素（1）合成籠狀中間體8的合理性。最后，分別通過體外蛋白實驗以及構巢喂養(yǎng)實驗確定醛酮還原酶（AKR）DotH和短鏈脫氫/還原酶（SDR）DotM的功能。具體而言，DotH既可以單獨催化化合物8的立體選擇性還原以合成dothideomin C（9），也能與DotG一起催化(+)-rugulosin A（12）的生物合成；而DotM可以催化dothideomin C（9）的立體選擇性還原以合成dothideomin D（10）（圖1）。與(+)-rugulosin A（12）的生物合成相比，該研究結果強調(diào)了P450和AKR在決定BQs組裝模式中的重要作用，其中P450的影響尤為顯著。
圖1. Dothideomins C（9）和D（10）可能的生物合成路徑
中國海洋大學為第一通訊單位，李德海教授為通訊作者，美獅會博士研究生張發(fā)雷、博士后馬傳騰以及蚌埠醫(yī)科大學朱美林副教授為本論文的共同第一作者，陳穎涵、王文雪、張國建教授、朱天驕教授、車茜副教授為文章共同作者。本論文得到了青島海洋科技中心科技創(chuàng)新項目、中央高�；A研究基金、國家R&D重點項目和山東省泰山學者特聘專家項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c18595
【關閉】
