摘要: α-吡喃酮(α-pyrone)是不饱和的6元环内酯，在天然产物中广泛存在,具有多种生物学活性。前期从海洋来源拟诺卡氏放线菌(Nocardiopsissp.)SCSIO04583和SCSIO10419中分离鉴定到结构多样的α-pyrone类化合物。生物信息学分析发现，在这两株菌中都存在一个负... 展开 α-吡喃酮(α-pyrone)是不饱和的6元环内酯，在天然产物中广泛存在,具有多种生物学活性。前期从海洋来源拟诺卡氏放线菌(Nocardiopsissp.)SCSIO04583和SCSIO10419中分离鉴定到结构多样的α-pyrone类化合物。生物信息学分析发现，在这两株菌中都存在一个负责α-pyrone生物合成的typeⅠPKS基因簇，两个合成基因簇高度同源，且异源表达成功。在SCSIO10419中还存在一个负责phomapyroneC(α-pyrone)生物合成的typeⅢPKS基因。在前期研究基础上，本论文将研究α-pyrone类化合物的生物合成途径，探讨其中关键的酶反应机制，从而揭示α-pyrone类化合物生物合成途径的多样性。主要研究内容和结果如下： （1）通过对这两株菌中负责α-pyrone生物合成的两个typeⅠPKS基因簇异源表达产物的分析，我们发现SCSIO10419中typeⅠPKS的异源表达菌株还产生了新的α-pyrone同系物，通过分离鉴定得到了两个新的α-pyrone化合物和一个已知的α-pyrone化合物。为了确定两个合成基因簇的必需基因，我们通过生物信息学分析及同框缺失分别确定了两个合成基因簇的边界。在两个合成基因簇中，都存在一个氧化酶基因，结合野生型菌株产生的α-pyrone类化合物结构，推测氧化酶催化α-pyrone侧链羟基形成。通过体外酶反应、生物转化和基因敲除，表明氧化酶不能催化α-pyrone侧链羟基形成。由于氧化酶基因是生物合成的必需基因，且两个PKSs的模块2中都缺少负责羟基形成的酮基还原酶(KR)结构域，该羟基参与α-吡喃酮六元环的环化过程。因此，我们推测两个合成基因簇中的氧化酶基因是通过在线修饰的方式参与α-吡喃酮六元环的形成。后续研究中将进一步揭示氧化酶功能。 （2）海洋来源拟诺卡氏放线菌SCSIO10419中还存在一个负责phomapyroneC(α-pyrone)生物合成的typeⅢPKS基因。根据typeⅢPKS酶反应机理，结合phomapyroneC化学结构，前期以对应的起始单元和延伸单元为底物在体外对该typeⅢPKS进行酶反应分析，发现该酶不能将其转化为phomapyroneC。但该typeⅢPKS能催化其他酰基CoA发生反应产生2个新的产物，它们分别是通过2步或3步聚酮链延伸反应产生。 本研究揭示了海洋来源拟诺卡氏放线菌SCSIO04583和SCSIO10419中α-pyrone生物合成途径，充分展示了该类化合物生物合成途径的多样性。 收起