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

• 作 者: ChangtaoJi[1]QiChen[1]HongboHuang[2]YongxiangSong[2]JunyingMa[2]QinglianLi[2]JianhuaJu[2]
• 机 构: CAS Key Laboratory of Marine Bio-resources Sustainable Utilization, Guangdong Key Laboratory of Mari
• 出 处: 2013年中国科学院大学海洋科学学术论坛
• 发表日期: 2013年期

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.