衣霉素生物合成中酰基转移酶TunC的结构功能研究

Nucleoside antibiotics are a family of secondary metabolites with fine structures and diverse bioactivities. The investigation of their biosynthesis mechanisms has unveiled some new pathways, and supplied fundamental basis for future orient-directed modification of the nucleoside antibiotics. The biosynthetic pathway for tunicamycin is still not well understood. The preliminary data shows, An acyltransferase TunC from Tunicamycin biosynthetic pathway was found to bind specific fatty acyl chains, and catalyze the reaction between acyl-CoA and its substrate, with the involvement of another protein TunK (acyl carrier protein), under the mechanism of which is different from other acyltransferases in the same family. In this project, Genetics, biochemistry and structural biology methods are used here to investigate the biosynthetic pathway mechanism, and in which solution NMR method is used to resolve the three-dimensional structures of these two proteins, TunC and TunK. The interaction between the protein and its substrate will imply the biosynthetic mechanism of Tunicamycin, and at the same time the complex structure will help us understand its selectivity of fatty acyl extender unit，and supply abundant research materials for future oriented modification of the nucleoside antibiotics.

核苷类抗生素主要是由微生物产生的一种次级代谢产物，具有复杂的分子结构和广谱的生物活性，随着生物合成机制的逐步阐明，在揭示许多全新的生物合成途径之余，也为核苷类抗生素的改造提供了理论基础。衣霉素作为一种目前备受关注的核苷类抗生素，其生物合成途径仍未完全阐明。前期研究中发现，衣霉素生物合成中的一个酰基转移酶 (acyltransferase, AT) TunC能特异性识别一定长度的脂肪酸侧链，并在酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP) TunK的协助下，催化酰胺键的体内合成，这一机制不同于同家族其它酰基转移酶蛋白依靠辅酶A的催化机制。本项目拟通过遗传学、生物化学以及结构生物学研究这一反应途径，通过溶液核磁共振方法对反应中涉及的两个蛋白结构进行研究，结合蛋白质-底物相互作用观测、复合物的空间结构，从分子水平上阐明生物合成机制，为核苷类抗生素的生物改造提供坚实基础。

核苷类抗生素主要是由微生物产生的一种次级代谢产物，具有复杂的分子结构和光谱的生物活性，随着生物合成机制的逐步阐明，在揭示许多全新的生物合成途径之余，也为核苷类抗生素的改造提供了理论基础。衣霉素做为一种目前备受关注的核苷类抗生素，其生物合成途径仍未阐明。前期研究发现，衣霉素生物合成中的TunC，一个酰基转移酶能特异性识别一定长度的脂肪酸侧链，并在酰基载体蛋白TunK的协助下，催化酰胺键的体内合成。本项目通过遗传学、生物化学以及结构生物学研究其反应途径，通过核磁共振以及晶体学等手段对两个蛋白的结构进行研究，结合蛋白质-底物相互作用观测、复合物的空间结构，从分子水平阐明生物合成机制，为核苷类抗生素的生物改造提供基础。.体外构建了TunC和TunK两个蛋白，其中TunK蛋白的三维结构通过核磁共振方法已经得到解析，TunC蛋白通过晶体条件筛选，也得到了结晶条件，并得到单晶，结构也解析完成。