Chemoenzymatic Synthesis of New β-Carboline Derivatives Using McbA,a Novel ATP/ADP-Dependent Amide Synthetase

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• 作者：Changtao JiQi ChenHongbo HuangYongxiang SongJunying MaQinglian LiJianhua Ju
• 会议时间：2013-11-01
• 关键词：药物学 ; β-咔啉生物碱类化合物 ; 酰胺键合成酶 ; 基因表达 ; 化学结构
• 作者单位：Changtao Ji,Qi Chen(CAS Key Laboratory of Marine Bio-resources Sustainable Utilization, Guangdong Key Laboratory of Marine Materia Medica, RNAM Center for Marine Microbiology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 164 West Xingang Rd., Guangzhou 510301, China ;University of Chinese Academy of Sciences, 19 Yuquan Road, Beijing, 110039, China)Hongbo Huang,Yongxiang Song,Junying Ma,Qinglian Li,Jianhua Ju(CAS Key Laboratory of Marine Bio-resources Sustainable Utilization, Guangdong Key Laboratory of Marine Materia Medica, RNAM Center for Marine Microbiology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 164 West Xingang Rd., Guangzhou 510301, China)
• 母体文献：2013年中国科学院大学海洋科学学术论坛论文集
• 会议名称：2013年中国科学院大学海洋科学学术论坛
• 会议地点：广州
• 主办单位：中国科学院大学
• 语种：chi
• 分类号：O62;O63

摘要

Marinacarbolines(MCBs)是来源于深海放线菌新属新种Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652的β-咔啉生物碱类化合物,对疟原虫Plasmodium falciparum多重耐药株Dd2及敏感株3D7具有明显的抑制作用.前期试验通过基因组扫描、生物信息学分析、异源表达等技术寻找到可能包含其基因簇的scaffold 27;体内功能基因阻断及体外生化实验证实其最小生物合成基因簇全长4kb,包含一个酰胺键合成酶基因(mcbA),一个Pictet-Spengler环化/氧化酶基因(mcbB)和一个脱羧酶基因(mcbC).通过PCR克隆构建E.coli BL21(DE3)/pET28a-mcbB重组菌株并优化发酵条件,利用镍亲和层析纯化得到McbA.比较该酶在不同缓冲液中的相对活性,并设计正交试验优化得到最适酶反应条件为pH7.4磷酸盐Buffer、37℃.生物信息学分析发现McbA不同于典型的酰胺键合成酶,尝试了26种氨基供体后得到18个化合物,4个是本课题组已经报道的咔啉碱类天然产物,14个新化合物,其中4个经HR-MS确认,10个经HR-MS、HNMR、13C NMR确认,结果表明天然氨基酸确实不能作为氨基供体,该酶催化识别的底物受与氨基直接相连的碳链长度、芳香环上取代基数目和位置、非芳香性等影响;酶动力学分析发现β苯乙胺是天然产物合成中的最适氨基供体;进一步研究发现McbA不同于典型ATP依赖的酰胺键合成酶,也可以依赖ADP进行生物催化反应,ProSite扫面分析也发现了AMP结合位点.以上研究为揭示MCBs的完整生物合成机制奠定了理论基础,也为利用组合生物合成的方法对MCBs的化学结构进行修饰和改造和提供了依据;同时得到了十多个结构新颖的咔啉碱类化合物,为后续药物研发提供了化学实体和理化基础;发现了新颖的ATP/ADP依赖的酰胺键合成酶,加深了对该酶底物适应能力的认识.