近日，ACS Catalysis雜誌線上發表了藥學院鄧子新院士課題組聚酮合酶延伸單元合成研究與聚酮骨架改造成果。本研究為聚酮延伸單元的合成，以及聚酮碳骨架的理性改造與結構多樣化提供了强有力的工具酶和研究思路。
論文題目為“A Permissive Medium Chain Acyl-CoA Carboxylase Enables the Efficient Biosynthesis of Extender Units for Engineering Polyketide Carbon Scaffolds”（《一種高效合成延伸單元用於聚酮碳骨架改造的雜泛型醯基輔酶A羧化酶》）。論文以武漢大學為第一署名組織，藥學院博士研究生張俊為第一作者，瞿旭東教授與朱冬青副教授為共同通訊作者。
聚酮（polyketide）是一大類結構複雜且具有良好生物活性的天然產物，被廣泛應用於醫藥和農業領域。聚酮多樣且優良的藥理活性與分子結構密不可分，基於聚酮天然產物的生物合成邏輯，科學家可以通過操作聚酮生物合成過程實現其結構的改造；這其中，延伸單元作為聚酮合成的關鍵砌塊對聚酮骨架的結構多樣化至關重要，囙此也被認為是改造聚酮碳骨架的最重要的切入點。
研究人員基於前期朱冬青課題組對來源於鏈黴菌S.armeniacusDSM 43125的活性聚酮分子armeniaspirol的生物合成分析（J. Nat. Prod.2019，82，318），發現了一例新型醯基輔酶A羧化酶β亞基Arm13參與了armeniaspirol骨架中C6比特的一個特殊烷基側鏈的生物合成。進一步對Arm13研究，發現該β亞基可以與不同來源的α和ε亞基組裝成一個具有高度催化活性的羧化酶複合體（ACCase）；該羧化酶能够識別各種鏈長（C4-C10）以及末端帶有烯基、炔基、鹵素、苯環、吲哚等各種官能團的醯基輔酶A（acyl-CoA）底物，並將其高效轉化成相應的丙二醯單醯輔酶A類型的延伸單元。基於ACCase强大的合成延伸單元的能力，研究人員通過向armeniaspirol產生菌中餵養簡單的羧酸甲酯底物，成功的在armeniaspirol骨架的C6比特引入了烯基、炔基以及苯環等一系列活潑官能團，證實了該羧化酶在聚酮延伸單元的合成以及碳骨架的編輯方面的巨大潜力。
該研究獲得國家重點研發計畫項目與國家自然科學基金專案支持。
論文連結：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c03818
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