近日，中藥學(xué)院董廖斌教授課題組在雜萜類(lèi)天然產(chǎn)物生物合成領(lǐng)域取得系列研究進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于權(quán)威期刊Angewandte Chemie International Edition和學(xué)科頂尖期刊Chemical Science。

 Drimane型雜萜天然產(chǎn)物是一類(lèi)具有重要藥用價(jià)值的天然產(chǎn)物，但其生產(chǎn)長(zhǎng)期面臨重大挑戰(zhàn)。針對(duì)這一難題，課題組開(kāi)發(fā)了一套化學(xué)酶法合成新策略，通過(guò)優(yōu)化高產(chǎn)萜類(lèi)的PhoN-IPK系統(tǒng)并引入Nudix水解酶，成功將drimenol產(chǎn)量提升至398 mg/L，albicanol產(chǎn)量在發(fā)酵罐中達(dá)到3.5 g/L，較此前提高千倍。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步以albicanol為起始原料，高效合成了多個(gè)具有生物活性的drimane型雜萜天然產(chǎn)物。與傳統(tǒng)合成路徑相比，該化學(xué)酶法不僅顯著減少了合成步驟，還大大提高了原子經(jīng)濟(jì)性。這一突破為drimane型雜萜天然產(chǎn)物的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用開(kāi)辟了新途徑。2023屆碩士畢業(yè)生杜雯煜、復(fù)旦大學(xué)程中玉博士生及中藥學(xué)院2022級(jí)博士研究生潘興明為共同第一作者，董廖斌教授和復(fù)旦大學(xué)李付琸教授為共同通訊作者。

Angew Chem研究結(jié)果示意圖

多氫菲雜萜類(lèi)天然產(chǎn)物因其顯著生物活性在藥物開(kāi)發(fā)中具有重要價(jià)值，但細(xì)菌來(lái)源的雜萜相對(duì)稀少，其生物合成機(jī)制尚未充分解析。課題組通過(guò)多學(xué)科交叉手段，首次揭示了細(xì)菌雜萜atolypenes碳環(huán)骨架的三步合成新路徑：環(huán)氧化、異戊烯基化和環(huán)化，這顯著區(qū)別于已知的真菌雜萜合成方式。研究還闡明了非典型II型萜烯合酶AtoE的催化機(jī)制，并通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)此類(lèi)萜烯合酶在細(xì)菌基因組中普遍存在，提示了細(xì)菌生產(chǎn)多樣化雜萜類(lèi)天然產(chǎn)物的潛力。我校2024屆博士畢業(yè)生王增援為論文獨(dú)立第一作者，董廖斌教授為唯一通訊作者。

 Chem Sci研究結(jié)果示意圖

上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（82073746），國(guó)家青年人才項(xiàng)目，“江蘇特聘教授”等項(xiàng)目資助。

文章鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202419463；https://doi.org/10.1039/D4SC06010E

（供稿單位：中藥學(xué)院，撰寫(xiě)人：李芳茹，審稿人：劉帆、鄭詩(shī)翌）