淺藍黴素，具有抗菌和抗腫瘤等生物活性

淺藍黴素（CRMs）是一系列含有獨特二聯吡啶環結構的化合物，主要由海洋放線菌Actinoalloteichus cyanogriseus WH1-2216-6產生，具有抗菌和抗腫瘤等生物活性，其中淺藍黴素A（CRM A）具有良好的免疫抑制活性，其免疫抑制活性10倍優於臨床藥物環孢黴素A。因此，CRM A正被美國的Nostrum製藥公司作為新型免疫抑製劑的藥物先導進行臨床研發。

闡明CRM A的生物合成途徑是將組合生物合成技術應用於CRM A結構改造和產量優化的前提。研究人員從海洋放線菌A. cyanogriseus WH1-2216-6中克隆和鑒定了CRM A的生物合成基因簇，闡明了CRM A中二聯吡啶環的骨架結構起源於雜合的聚酮合酶/非核糖體肽合成酶（PKS/NRPS）途徑，並發現了一種獨特的生物合成策略。通過氨基水解酶切除保護基團（L-亮氨酸），確保生物合成途徑往下游進行，揭示CRM A生物合成中的CrmG催化的氨基轉移過程、二元組分單加氧酶CrmH催化的肟基形成機制和CrmM催化的甲基化過程，從而完整解析了CRM A生物合成的後修飾過程。

氨基轉移酶複雜的「乒乓」轉氨機制導致CrmG轉氨過程非常緩慢，同時發現CrmH催化產生的產物(Z)-CRM H 6極不穩定，自發脫肟生成醛基，兩個方面的原因導致了醛基化合物CRM M 4在細胞內會大量累積。而醛基產物往往會與細胞內其他蛋白的胺和硫醇發生加成反應產生毒性，為消除毒性，醛基會在細胞內被還原成酸或醇。在crmG突變株中發現的累積產物是CRM P 7而不是預想的產物CRM M 4。在CRM生物合成基因簇的末端存在一個編碼核黃素氧化酶的基因crmK，其突變株仍能生產CRM A 1，表明crmK在淺藍黴素A的生物合成過程中是非必須基因。意外的是，在crmK突變株中同時發現了副產物CRM P 7。體外生化實驗證實CrmK能夠以CRM P 7為底物進行兩步連續的氧化反應，順次生成CRM M 4和CRM O 3。酶動力學研究表明第二步氧化反應CRM M 4至CRM O 3在細胞內很難發生，這樣即保證了副產物CRM P可以被重新利用，同時又避免了過度氧化導致能量的浪費。晶體結構解析顯示CrmK採用兩個獨立的催化位點保證CRM P 7到CRM M 4的轉化，為CrmK高效催化醇到醛提供了進一步的理論依據。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！