科学家发现新的聚酮类化合物起始机制

7月23日，Nature communications在线发表了题为Initiating polyketide biosynthesis by on-line methyl esterification的研究文章，报道了中国科学院微生物研究所研究员陈义华研究组的最新研究成果，研究发现一类新颖且广泛存在的聚酮化合物甲酯化在线修饰起始机制。

聚酮类天然产物是微生物天然产物的重要组成部分，具有药用价值和重要的生理功能。化合物Aurantinin（ART）是一类具有独特6/7/8/5四环复杂结构的多烯聚酮类化合物。该研究中，科研人员首先鉴定了ART的生物合成基因簇，并通过解析化合物ART结构中不同甲基的形成方式研究了其聚酮链的组装过程。研究发现，甲基转移酶基因art28对于ART的生物合成是必需的，然而，在ART结构中找不到其对应催化形成的甲基。进一步研究发现，Art28为氧甲基转移酶，具体催化聚酮生物合成起始过程中丙二酰ACP（malonyl-ACP）的在线甲酯化，即负责将连接至ACP上的丙二酰基末端的羧酸进行甲酯化形成丙二酰ACP甲酯，进而起始聚酮链的延伸。研究还发现该甲酯基团一直存在于其整个生物合成过程中，直到通过酯酶Art9将中间产物ART 9B末端的甲酯水解形成羧酸，进而泵出细胞外，形成最终的活性产物ART B。ART生物合成过程中发现的羧基甲酯化和去甲酯化机制，既阻止了其生物合成过程中末端羧基发生其他副反应，也保护产生菌免受该化合物的毒性作用。此外，研究还分析了Art28蛋白的同源蛋白在其他生物合成基因簇中的广泛性，发现该聚酮起始机制广泛存在于不同种类的细菌和基因簇中。该机制的发现丰富了聚酮类化合物的生物合成起始方式，拓展了细菌利用修饰作用实现自我保护策略的多样性，有助于加深对聚酮类化合物生物合成机制的理解，为进一步利用合成生物学获得更多具有良好生物活性的聚酮化合物奠定基础。

研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的资助。

图1.甲酯化在线修饰起始聚酮化合物ART的生物合成

图2.聚酮类化合物的在线修饰起始方式

来源：中国科学院微生物研究所