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    我國學者在植物天然產物化學生物合成途徑研究方面取得進展

    日期 2020-06-30   來源:化學科學部   作者:張艷 邢曦雯 陳擁軍  【 】   【打印】   【關閉

      在國家自然科學基金項目(批準號:21625201、21661140001、21521003、21961142010、91853202)資助下,北京大學雷曉光課題組與中國醫學科學院藥物研究所戴均貴、中國中醫科學院黃璐琦等課題組合作,在解析全新的植物來源天然產物的生物合成途徑、發現新穎酶學催化機制等方面取得進展。相關研究以“天然產物生物合成中黃素腺嘌呤二核苷酸依賴的酶催化分子間[4+2]環加成反應(FAD-dependent enzyme-catalysed intermolecular [4+2] cycloaddition in natural product biosynthesis)”為題,于2020年5月26號在線發表在《自然?化學》( Nature Chemistry) (DOI: 10.1038/s41557-020-0467-7)雜志上。論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41557-020-0467-7。

      自然界中種類繁多、形態各異的植物具有大量結構復雜多樣的天然產物分子。這些天然產物既可以作為內源性小分子參與植物重要生理活動,例如,調控植物自身的生長發育、抵御病蟲害,同時也是一些治療人類重大疾病的創新藥物分子的重要來源。因此,開展植物天然產物的化學生物學研究對于揭示天然產物生物合成途徑、闡明內源性生物作用機制、以及開發創新藥物治療人類重大疾病具有重要意義。

      該研究解析了傳統中藥桑白皮中的活性天然產物生物合成關鍵步驟,報道了首例自然界中存在的催化分子間Diels-Alder反應的單功能酶(MaDA),為多年來存在的一個科學爭論“自然界中是否有真正意義的分子間Diels-Alder反應酶”畫上了句號。研究團隊首次提出了基于“天然產物生物合成中間體分子探針”的靶點發現化學生物學研究策略,為解析植物天然產物生物合成途徑提供了新的研究思路。通過解析MaDA的晶體結構,初步闡明了底物和蛋白相互作用的機制,證明了MaDA具有很好的底物寬泛性,利用MaDA實現了多種D-A類型天然產物的酶法合成(如圖)。該酶法合成展現出普通化學方法難以實現的高效性與立體化學專一性,體現了MaDA在生物催化中的優勢和特點,為將酶催化合成方法用于高效制備結構多樣的功能有機分子開辟了新的研究方向。

     

    圖. MaMO酶催化分子間Diels-Alder環加成




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