上海交大農用抗生素基礎研究獲重要進展

近日，國際著名科學期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發表了上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室鄧子新團隊由德林研究小組在農用抗生素基礎研究方面的最新進展《Biosynthesis of the pyrrolidine protein synthesis inhibitor anisomycin involves novel gene ensemble and cryptic biosynthetic steps》。該論文系統地報道了茴香黴素生物合成中一個新穎的吡咯烷生物合成基因集成和隱藏的糖基化反應。論文第一作者為由德林組的博士生鄭曉青。

蛋白質合成抑制劑茴香黴素是一個具有反式二醇吡咯烷結構的微生物來源的天然產物。它能特異地結合60S核糖體亞基、阻斷肽鍵的形成，從而顯示出包括抗病原蟲、抗真菌、抗癌、免疫抑制和消弱創傷記憶等在內的多種優良生物和藥理活性。茴香黴素是目前在中國得到廣泛應用的重要農用抗生素-農抗120的主要活性成分，已經普遍用於農作物真菌病害的防治。茴香黴素獨特的結構和多樣的生物活性，引發了科研人員的強烈興趣，目前已報道過近30種化學合成方法，但自輝瑞製藥60年前發現茴香黴素後，至今其生物合成途徑仍然不清楚。

在本研究中，由德林研究小組經過十餘年的努力，利用生物活性為導向的高通量篩選技術，首次在刺孢吸水鏈黴菌北京變種中克隆到了茴香黴素的生物合成基因。通過體內遺傳結合體外生化研究，研究人員發現了一個新穎的吡咯烷生物合成基因集成負責茴香黴素的生物合成。鑒定該基因集成編碼4個核心酶，氨基轉移酶AniQ催化兩步轉氨反應，轉酮酶AniP催化4-羥基苯丙酮酸和3-磷酸甘油醛的縮合，糖基轉移酶AniO催化隱藏的糖基化反應，兼具氧化和還原雙功能的脫氫酶AniN介導的吡咯烷的形成。其中，隱藏的糖基化反應是在天然產物生物合成中首次發現，極大地拓展了人們對於天然產物生物合成中糖基化反應的理解和認識。相關茴香黴素生物合成的系統基礎研究，將有力推動該農用抗生素的品種創新和品質改造。

由德林教授研究小組長期致力於農用抗生素生物合成與分子改造的基礎研究。該研究是繼金黴素（Metabolic Engineering2013, 19:69）、黃脂菌素（Cell Chemical Biology2016, 23:508;Chemistry & Biology2012, 19:422）、殺粉蝶菌素（Chemistry & Biology2012, 19:243）、制蚜菌素（PLoS One2013, 8: e56772）等多個農用抗生素生物合成系列研究之後取得的又一項新成果。

該研究是與西澳大利亞大學的Yit-Heng Chooi課題組合作完成的，並且得到了國家基金委、科技部及上海市科委的大力支持。

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