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罗博卢酮(Rubrolone)作为托酚酮类天然产物的一员,具有吡啶环、环戊酮环、托酚酮环、呋喃环及吡喃环五环并构的新颖骨架[1].本实验室通过大范围的次级代谢产物分析从植物内生放线菌Streptomyces sp.KIB-H033中分离得到的具有稀有的苯甲酸-吡啶环内盐基团的类似物罗博卢酮B[2].[13C]-醋酸盐的喂养实验揭示了罗博卢酮独特的具有托酚酮环结构的骨架苷元是由微生物中二型聚酮合酶(Type-Ⅱ PKS)参与合成的,期间经历了复杂的氧化重排过程.该托酚酮的生物合成的化学机制与真菌代谢产物密挤青霉酸(Stipitatic acid)中的托酚酮单元的生物合成明显不同[3],代表着一个全新的托酚酮环生物合成的化学机制[2].罗博卢酮化合物也属于吡啶生物碱类化合物,而天然产物中吡啶环的详细生物合成途径不太清楚.本研究报道了罗博卢酮的生物合成基因簇,推测了可能的生物合成途径,并在糖合成基因功能缺失的突变株中发现了一个关键的中间体.此中间体可以通过非酶催化的缩合反应,与氨或邻氨基苯甲酸环化产生相应的吡啶环,从而形成罗博卢酮的骨架苷元.这一过程的实现需要中间产物水解形成具有1,5-二羰基结构单元的氨基受体化合物.而1,5-二羰基结构单元的发现可能代表着自然界中吡啶环形成的一种广泛存在的生物合成机制.该研究将为综合运用合成生物学技术获得结构多样性的吡啶生物碱奠定基础.