邓子新院士课题组聚酮碳骨架改造研究取得新进展

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近日，ACS Catalysis杂志在线发表了药学院邓子新院士课题组聚酮合酶延伸单元合成研究与聚酮骨架改造成果。本研究为聚酮延伸单元的合成，以及聚酮碳骨架的理性改造与结构多样化提供了强有力的工具酶和研究思路。
        论文题目为“A Permissive Medium Chain Acyl-CoA Carboxylase Enables the Efficient Biosynthesis of Extender Units for Engineering Polyketide Carbon Scaffolds”（《一种高效合成延伸单元用于聚酮碳骨架改造的杂泛型酰基辅酶A羧化酶》）。论文以武汉大学为第一署名单位，药学院博士研究生张俊为第一作者，瞿旭东教授与朱冬青副教授为共同通讯作者。

        聚酮（polyketide）是一大类结构复杂且具有良好生物活性的天然产物，被广泛应用于医药和农业领域。聚酮多样且优良的药理活性与分子结构密不可分，基于聚酮天然产物的生物合成逻辑，科学家可以通过操作聚酮生物合成过程实现其结构的改造；这其中，延伸单元作为聚酮合成的关键砌块对聚酮骨架的结构多样化至关重要，因此也被认为是改造聚酮碳骨架的最重要的切入点。
        研究人员基于前期朱冬青课题组对来源于链霉菌S.armeniacusDSM 43125的活性聚酮分子armeniaspirol的生物合成分析（J. Nat. Prod.2019, 82, 318），发现了一例新型酰基辅酶A羧化酶β亚基Arm13参与了armeniaspirol骨架中C6位的一个特殊烷基侧链的生物合成。进一步对Arm13研究，发现该β亚基可以与不同来源的α和ε亚基组装成一个具有高度催化活性的羧化酶复合体（ACCase）；该羧化酶能够识别各种链长（C4-C10）以及末端带有烯基、炔基、卤素、苯环、吲哚等各种官能团的酰基辅酶A（acyl-CoA）底物，并将其高效转化成相应的丙二酰单酰辅酶A类型的延伸单元。基于ACCase强大的合成延伸单元的能力，研究人员通过向armeniaspirol产生菌中喂养简单的羧酸甲酯底物，成功的在armeniaspirol骨架的C6位引入了烯基、炔基以及苯环等一系列活泼官能团，证实了该羧化酶在聚酮延伸单元的合成以及碳骨架的编辑方面的巨大潜力。
该研究获得国家重点研发计划项目与国家自然科学基金项目支持。
         论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c03818


        文章来源：武汉大学
        邓子新，微生物分子遗传学家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，美国微生物科学院Fellow，英国皇家化学学会Fellow，微生物代谢国家重点实验室主任。兼任中国微生物学会理事长、中国农业生物技术学会副理事长、全球工业微生物学会（GIM）主席。现任美国《ACS Chemical Biology》副主编、《Cell Chemical Biology》等数十个国内外刊物编委。长期从事微生物代谢的分子生物学研究，主攻放线菌遗传学及抗生素生物合成的化学生物学。研究领域涉及DNA复制调控、限制和修饰系统，微生物代谢途径，代谢工程及次级代谢产物的生物化学，非天然抗生素药物创新的基因工程等。在DNA骨架上发现了硫修饰，并系统地研究了DNA硫修饰发生的生物化学机理和生物学意义，在国际上开创了表观遗传学一个崭新的分支领域。在国内外学术刊物上发表研究论文400余篇。先后获得国家自然科学二等奖、上海市科技进步一等奖、农业部科技进步一等奖、教育部自然科学一等奖、二等奖、“瑞典国王Baudiouin奖”，获授俄罗斯国家工程院金质奖章等。蝉联2005、2006年中国高校十大科技进展和环球科学2007全球十大科学新闻。1990年以来，相继被授予国家级有突出贡献的专家、霍英东基金会青年教师奖、首届“中国青年科学家奖”提名奖、首届国家杰出青年科学基金奖、“中国青年科技奖”、上海市十大科技创新英才、上海市科技领军人物、上海市劳动模范、全国五一劳动奖章、全国先进工作者、何梁何利奖、谈家桢生命科学成就奖等。