抗利什曼寄生虫化合物A-33853的生物合成研究

A-33853是由土壤链霉菌Streptomyces sp. NRRL 12068 产生的苯并噁唑类化合物，具有广谱抗菌活性，尤其对于利什曼病原寄生虫抗性极强。化学结构上，A-33853是由两分子3-羟基邻氨基苯甲酸以及一分子3-羟基吡啶酸连接而成，而其中的苯并噁唑单元在天然产物中非常少见，暗示该化合物的生物合成途径较为特殊。时至今日，A-33853的代谢途径还未被揭示。因此，基于其良好的抗利什曼寄生虫活性、独特的化学结构以及生物合成过程中可能蕴含的新型酶学机制，本项目拟从克隆A-33853生物合成基因簇入手，结合分子遗传学、生物化学等手段，阐明其代谢途径，并重点研究其苯并噁唑结构单元生物合成的酶催化机制。同时，本项目将尝试运用组合生物合成结合体外前体化合物喂养等技术手段改造其3-羟基吡啶酸单元，从而获得低毒、高效的A-33853结构类似物，一定程度上为抗利什曼病新药开发提供参考。

A-33583是由土壤链霉菌Streptomyces sp. NRRL 12068 产生的包含苯并噁唑结构单元的肽类化合物，具有极强的抗利什曼病原寄生虫活性。本项目通过构建基因组文库以及基因组扫描等手段，克隆到完整的A-33583生物合成基因簇。运用基因敲除、异源表达、生物合成中间体结构鉴定等实验手段，一方面确定了该基因簇的边界，同时也验证了簇中关键基因的功能，并据此推导了A-33853的生物合成途径。实验数据表明，A-33853中的3-羟基邻氨基苯甲酸单元来自异分支酸途径，而3-羟基吡啶酸单元来自赖氨酸的环化脱水以及后续的氧化反应。更有意思的是，A-33853化学结构中的两个酰胺键分别由一个酰胺水解酶和一个酰基转移酶催化合成，这一区别于NRPS以及核糖体肽的肽键合成机制在天然药物生物合成中非常少见。基于以上推导的生物合成机制，本项目进一步通过mutasynthesis等手段，人工生物合成了多个A-33853结构类似物，其生物活性与细胞毒性相对于A-33853都有一定的改善。总之，本项目圆满完成了申请书预期的研究内容，所取得的研究成果为深入理解这类新型肽类化合物生物合成机理以及运用组合生物合成手段创造新结构抗利什曼寄生虫药物奠定了坚实的基础。