IFN-Yelisa檢測試劑盒結(jié)核病不僅有導(dǎo)致大量人類死亡的歷史事件，而且至今仍是危害公共健康的頑固性呼吸道傳染病。*類化合物是由地中海擬無枝酸菌產(chǎn)生的一類具有廣譜抗菌作用的抗生素，對結(jié)核桿菌、麻風(fēng)桿菌、鏈球菌、肺炎球菌等革蘭氏陽性細(xì)菌，特別是耐藥性*具有很強(qiáng)的拮抗作用，同時(shí)對某些革蘭氏陰性細(xì)菌也有效果。由天然產(chǎn)物*SV或*B進(jìn)行化學(xué)半合成的*、*、利福布丁等藥物進(jìn)入了世界衛(wèi)生組織的基礎(chǔ)藥物目錄，作為一線抗結(jié)核藥物挽救了數(shù)以萬計(jì)結(jié)核病人的生命。自1957年發(fā)現(xiàn)以來，*的生物合成途徑一直是生物化學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。盡管前期利用同位素標(biāo)記和基因敲除（敲入）等方法已闡明其生物合成途徑中的大部分環(huán)節(jié)，但*SV是如何轉(zhuǎn)化為*B的這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)卻長時(shí)間困擾著科學(xué)界。
日前，由*青島生物能源與過程研究所研究員李盛英帶領(lǐng)的酶工程研究組，與中科院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所趙國屏和肖友利研究組，以及中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所唐功利團(tuán)隊(duì)的多名學(xué)者合作，在上闡明了*SV轉(zhuǎn)化為*B的詳細(xì)生物合成途徑及酶催化反應(yīng)機(jī)制，相關(guān)成果已在線發(fā)表于出版的《自然-通訊》（Nature Communications）期刊上。
基于2011年趙國屏研究組通過分子遺傳學(xué)方法確認(rèn)關(guān)鍵基因Rif15/16負(fù)責(zé)*SV到B轉(zhuǎn)化的體內(nèi)研究工作基礎(chǔ)，該工作中研究人員成功在大腸桿菌中異源表達(dá)得到可溶性的轉(zhuǎn)酮酶Rif15和細(xì)胞色素P450單加氧酶Rif16，在體外通過酶活重建、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征、13C標(biāo)記實(shí)驗(yàn)和Rif16晶體結(jié)構(gòu)解析*闡明了*SV轉(zhuǎn)化為*B的生物合成途徑及這兩個(gè)酶的功能和催化機(jī)制，改寫了Ghisalba等在36年前提出的“舊模型”（J. Antibiot. 35, 1982: 74-80）。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，*SV首先在有氧條件下可自發(fā)被氧氣化學(xué)氧化成*S，進(jìn)而在轉(zhuǎn)酮酶Rif15的作用下將2-酮糖的一個(gè)C2基團(tuán)轉(zhuǎn)移至*S上并重排生成含有C-O酯鍵結(jié)構(gòu)的*L。接著P450單加氧酶Rif16拔取*L C-39位羥基上的氫原子，形成的氧自由基進(jìn)攻臨近芳環(huán)C-4位形成五元環(huán)結(jié)構(gòu)，然后再經(jīng)一系列電子重排和第二次C-1位置酚羥基上氫原子的拔取，生成不穩(wěn)定的中間體化合物*O。該化合物在電子供體NADPH存在條件下，迅速被水解還原形成穩(wěn)定的終產(chǎn)物*B。在此過程中，轉(zhuǎn)酮酶Rif15表觀上催化一個(gè)*的C-O成鍵反應(yīng)（通過常規(guī)的C-C成鍵和非常規(guī)重排形成）；而P450單加氧酶Rif16則通過一個(gè)五元環(huán)的介導(dǎo)，成功實(shí)現(xiàn)了一種十分罕見的“酯醚轉(zhuǎn)化”反應(yīng)。這兩個(gè)全新催化機(jī)制的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步拓寬了轉(zhuǎn)酮酶和P450單加氧酶這兩種常見生物催化劑的催化反應(yīng)類型，加深了領(lǐng)域內(nèi)對這兩種酶的認(rèn)識。該項(xiàng)研究的成功還將為進(jìn)一步利用合成生物學(xué)方法有效進(jìn)行新型*發(fā)現(xiàn)和工業(yè)菌種改造，進(jìn)一步提升*的產(chǎn)量提供全新的理論依據(jù)。
青島能源所助理研究員齊飛飛和植生生態(tài)所博士雷超為該論文的共同作者。李盛英和肖友利為論文的共同通訊作者。該研究獲得了山東省合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃、中科院前沿重點(diǎn)研究項(xiàng)目和大科學(xué)計(jì)劃培育項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金以及上海市科學(xué)技術(shù)委員會基金的支持。
會員1.png)