合成生物催化剂摘自:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202110842

 

二倍半萜是一类稀有的萜类天然产物,结构新颖复杂、生物活性广泛,但目前对于二倍半萜在植物中的分布规律、生物功能与生物合成知之甚少。近日,中科院昆明植物研究所黎胜红团队从唇形科药用植物米团花中鉴定了一个双功能的二倍半萜/二萜合酶,能够催化生成6个大环二倍半萜和2个大环二萜产物,文章发表于Angewandte Chemie题为:A cryptic plant terpene cyclase producing unconventional 18- and 14-membered macrocyclic C25 and C20 terpenoids with immunosuppressive activity

 

研究者从米团花腺毛转录组中发现了一个预测定位于叶绿体的TPS-a家族萜类合酶LcTPS2并通过大肠杆菌和本氏烟草异源表达体系进行表达,发现LcTPS2催化香叶基法呢基二磷酸和香叶基香叶基二磷酸分别形成6个二倍半萜和2个二萜产物,其中5个为新化合物,包括2个首次发现的具有18元环的二倍半萜,也是迄今为止发现的具有最大碳环结构的萜类天然产物。体外酶促反应分析发现,LcTPS2同时具备萜类合酶和异戊烯基转移酶的功能,能够催化合成大环萜类和异戊烯基吲哚类化合物。随后研究者通过分子对接发现了17个可能与底物相互作用的氨基酸残基,结合定点突变策略构建了28个突变体酶,其中,2个突变酶F516AF516G的二倍半萜化合物产量显著提高分别为野生型的3.3倍和2.5倍。同时,对生成的化合物进行活性筛选发现部分化合物对Jurkat细胞分泌IL-2有明显的抑制作用,小鼠T细胞分泌IFN-γ也有明显的抑制作用。

 

综上所述,研究者通过分离植物来源的萜类合酶并通过异源表达结合分子对接寻找潜在的活性位点并进行定点突变最终得到高质量萜类合酶,为大环二倍半萜类活性天然产物生物合成酶的开发和应用奠定了基础。

 

 

(石国龙 摘译)


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