J. Am. Chem. Soc.：发现蒽醌类人造产品开环新机制

起源：青岛动力所 2021-10-11 12:26

以年夜黄素为代表的蒽醌类化合物是一类普遍存在于动物和丝状真菌中的紧张人造产品，因其多样的生物学活性，如消炎、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、泻劣等，而备受存眷。蒽醌化合物C10-C4a键的切割是招致开环发生裂醌化合物构造多样性的症结。虽然裂醌化合物的生物合成路径已根本清晰，但此中最为症结的蒽醌开环机制却仍存在疑团。日前，中国迷信院青

以年夜黄素为代表的蒽醌类化合物是一类普遍存在于动物和丝状真菌中的紧张人造产品，因其多样的生物学活性，如消炎、抗病毒、抗、抗氧化、泻劣等，而备受存眷。蒽醌化合物C10-C4a键的切割是招致开环发生裂醌化合物构造多样性的症结。虽然裂醌化合物的生物合成路径已根本清晰，但此中最为症结的蒽醌开环机制却仍存在疑团。

日前，中国迷信院青岛生物动力与进程研讨所微生物制作工程中间研讨职员针对土曲霉地曲霉素生物合成基因簇中症结基因GedF和GedK开展了研讨，发现了一类双酶催化的蒽醌双加氧开环新机制，相关结果以Bienzyme-catalytic and dioxygenation-mediated anthraquinone ring opening为题在线颁发在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）上。

年夜黄素-8-甲醚是一种蒽醌类化合物，也是土曲霉地曲霉素生物合成路径中的症结。基于后期同位素追踪试验和日本学者Sankawa等的研讨成果，恒久以来迷信界始终倾向于年夜黄素-8-甲醚的Baeyer-Villiger氧化开环假说。基于该假说，一个Baeyer-Villiger氧化酶催化年夜黄素-8-甲醚天生具备七元环构造的，进而水解开环造成开环产品desmethylsulochrin。然则，本任务中研讨职员通过一系列体内敲除和体外酶活表征研讨发现，GedF和GedK两个酶独特催化了年夜黄素-8-甲醚的开环进程，此中GedF起首催化还原年夜黄素-8-甲醚发生年夜黄素-8-甲醚氢醌，进而年夜黄素-8-甲醚氢醌在GedK的作用下开环发生desmethylsulochrin。

进一步18O同位素追踪试验显示，开环产品desmethylsulochrin中新增的两个氧原子均起源于统一个O2分子，且GedK执行催化开环功效并不必要辅因子FAD和NADPH的参加，这阐明GedK是一类共同的不必要辅因子参加的双加氧酶。上述发现彻底颠覆了传统的蒽醌化合物Baeyer-Villiger氧化开环假说，并提出了一种双酶催化双加氧反馈介导的蒽醌开环新机制。

有意思的是，还原酶GedF和双加氧酶GedK双酶开环体系具备较广的底物宽泛性，可催化多种蒽醌类化合物开环，且其同源卵白在自然界裂醌化合物生物合成基因簇中成对呈现并存在共退化关系。本研讨的展开不仅为说明加倍简单的裂醌化合物生物合成机制提供了自创，更为合成生物学元件库提供了两种全新的酶学元件。(100yiyao.com）

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