我校在聚酮类药物生物合成调控研究方面取得重要突破

发布时间:2021-10-15

本网讯(生命科学学院吴杭日,微生物学领域顶级期刊mBio在线发表了我校物质科学与信息技术研究院健康科学与技术研究所张部昌教授团队的最新研究成果:“Polyketide starter and extender units serve as regulatory ligands to coordinate the biosynthesis of antibiotics in actinomycetes”。该工作首次揭示放线菌聚酮合成起始和延伸单元作为配体的普遍性调控机制。365体育娱乐平台网址为该文章独立第一作者/通讯作者单位,博士生吴攀攀为文章第一作者,张部昌教授和吴杭副教授为共同通讯作者。

聚酮类药物主要由放线菌次级代谢产生,在医药与农业领域均有广泛应用作为聚酮类药物的“明星分子”,红霉素是由糖多孢红霉菌进行工业化生产。该工作采用DNA亲和捕获技术捕捉到与红霉素聚酮合成酶基因eryAI启动子有强亲和力的调控因子AcrT,并结合一系列体内外蛋白-DNA/配体互作表征技术以及代谢组分析等方法,阐明了AcrT直接调控红霉素合成的分子机制,并揭开红霉素合成起始和延伸单元-丙酰-CoA和甲基丙二酰-CoA作为配体的“新角色”:一方面,介导AcrT调控红霉素生物合成;另一方面,通过控制乙酰-CoA代谢流的再分配,协调自身胞内供应与动态平衡(图1)。进而通过阿维链霉菌和天蓝色链霉菌中AcrT同源蛋白解析,证实放线菌聚酮起始和延伸单元普遍发挥配体功能,以介导抗生素合成的精确调控。

纵观放线菌次级代谢调控的研究报道,普遍发现抗生素及其生物合成中间体可行使配体的调控功能。该工作在放线菌中首度揭开聚酮起始和延伸单元即直接前体,也可作为配体的普适性调控原理,这拓展了研究人员对配体介导次级代谢调控的认知,不仅对认识聚酮起始和延伸单元的生理功能提供新的视角,而且为这类药物的定向高产奠定重要理论基础。

 


1 丙酰-CoA和甲基丙二酰-CoA作为AcrT配体调控红霉素生物合成

 

据悉,该课题组多年来聚焦微生物次级代谢调控这一重要科学问题持续探索,以通讯作者身份在JCR二区及以上期刊发表研究论文15篇,包括近年来发表在Metabolic Engineering(2017)、Applied and Environmental Microbiology(2019)、mBio(2021,直接投稿)等领域内权威期刊的多篇学术论文。这些工作得到了国家“973项目”子课题、国家自然科学基金等项目的资助。

全文链接:https://journals.asm.org/doi/10.1128/mBio.02298-21


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