中国医科院/协和药物所朱平组iScience|发现“遗失面具”的另外一半:佛手柑烯对映异构体的生物合成

时间:2022/04/08

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     近期,中国医学科学院药物研究所朱平研究员团队在真菌倍半萜对映异构体方面取得进展,研究结果“Unusual (2R,6R)-bicyclo[3.1.1]heptane ring construction in fungal α-trans-bergamotene biosynthesis”正式发表于iScience

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      佛手柑烯 (bergamotenes) 是广泛存在于植物和真菌中的双环[3.1.1]庚烷倍半萜。已知的佛手柑烯衍生物均为 (2S,6S)-bergamotene骨架。本研究从海绵相关真菌Nectria sp. HLS206中分离鉴定到两个具有 (2R,6R) 构型的佛手柑烯衍生物necbergamotenoic acid A (1)和necbergamotenoic acid B (2)。基于基因组分析挖掘出其生物合成相关的nec基因簇,结合异源表达策略,首次报道了 (+)-α-trans-bergamotene合酶NsBERS (NecD),该酶与已知倍半萜合酶一致性仅30%左右。本文通过同源检索及系统进化分析,从Lachnellula suecica中鉴定了另外一个(+)-α-trans-bergamotene合酶LsBERS (GenBank: TVY81921.1),以及Botrytis cinerea来源的 (+)-α-bisabolol合酶BcBOS (GenBank: XP_001546971.2)。根据双环单萜的一般立体化学模型对(+)-α-trans-bergamotene的环化机制进行了假设,认为左手螺旋的FPP在NsBERS中经endo-anti的方式环化形成了(+)-α-trans-bergamotene。棉铃虫和草地贪夜蛾的昆虫触角电位实验(Electroantennographic assay)显示(+)-α-trans-bergamotene在生物防治方面具有潜在价值。

     这项工作丰富了倍半萜及真菌倍半萜合酶的多样性,对倍半萜对映体形成的酶学机制提供了见解。

     博士生温艳华同学为本文第一作者,朱平研究员和巩婷副研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目(2018YFA0901900),北京协和医学院研究生创新基金项目(2019-1007-04),北京协和医学院合成生物学学科建设专项(201920100801),中国医学科学院医学与健康科技创新工程 (CIFMS2021-I2M-1-029)的资助。最后,由衷感谢中国农业科学院植物保护研究所王桂荣研究员在昆虫防治实验上的指导。

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