非蛋白质氨基酸酶促合成多酶体系的构建及其在活性多肽构效关系研究中的应用

合成生物学是新兴的生物学研究领域，非蛋白质氨基酸合成体系是合成生物学中重要体系之一。非蛋白质氨基酸在科研和医药领域都有广泛的用途。但其化学合成却非常复杂和昂贵。本课题利用在大肠杆菌中高效表达的丝氨酸乙酰转移酶、O-乙酰丝氨酸裂解酶和磷酸乙酰转移酶，获得大量活性稳定的重组酶（生物催化剂），以几种非蛋白质氨基酸的合成为例，通过酶动力学和计算机模拟分析来优化合成反应中的各种酶的最佳比例及最适反应条件，揭示非蛋白质氨基酸酶促全合成多酶体系这一新模式的反应机制。通过改变亲核试剂，本项目建立的多酶合成体系可以为各种非蛋白质氨基酸的生物合成提供理论依据。以项目中合成的各种非蛋白质氨基酸为材料合成一系列血小板GPIIb/IIIa受体拮抗剂，通过具有哌啶环、噻唑环、吡唑环等骨架结构的非蛋白质氨基酸的参入，改善拮抗剂的生物稳定性，为新型抗血小板聚集的药物研究及非蛋白质氨基酸在构效关系研究中的应用提供理论基础。

合成生物学是新兴的生物学研究领域，非蛋白质氨基酸合成体系是合成生物学中重要体系之一。非蛋白质氨基酸在科研和医药领域都有广泛的用途，但其化学合成却非常复杂和昂贵。本课题利用在大肠杆菌中高效表达的丝氨酸乙酰转移酶、O-乙酰丝氨酸(硫醇)裂解酶和磷酸乙酰转移酶，获得大量活性稳定的重组酶（生物催化剂），以β-吡唑丙氨酸（β-(pyrazol-1-yl)- L-alanine, β-PA）和β-三氮唑丙氨酸（β-(triazol-1-yl)-L-alanine，β-TA）两种非蛋白质氨基酸的合成为例，通过酶动力学分析和计算机模拟分析来优化合成反应中的各种酶的最佳比例及最适反应条件。结果表明，三种酶的比例关系与合成反应的效率和产量密切相关。不同的非蛋白质氨基酸的合成，酶的最佳比例不同，计算机模拟分析结果与实验结果基本相符。揭示了非蛋白质氨基酸酶促全合成多酶体系这一新模式的反应机制。.通过改变不同的亲核试剂，我们采用多酶合成反应系统合成了6种非蛋白质氨基酸：S-苯基-L-半胱氨酸（S-phenylcysteine）、苯并三氮唑-2-yl-丙氨酸（Benzotriazole-2-yl-alanine）、S-异丙醇基半胱氨酸（S-propancysteine）、S-1,2,4-三氮唑-3-yl-丙氨酸（S-1,2,4-Triazole-3-yl-alanine）、叠氮基丙氨酸（Azidoalanine）、四氮唑-2-yl-丙氨酸（Tetrazole-2-yl-alanine）。本项目建立的多酶合成体系可以为各种非蛋白质氨基酸的生物合成提供理论依据。.以项目中合成的各种非蛋白质氨基酸为中间体合成一系列五环三萜类及其他新型化合物，并对这些新型化合物的抗病毒（肠道病毒71型，EV71）、抗肿瘤、及抗菌活性进行检测与筛选，探讨其作用机制及构效关系。通过非蛋白质氨基酸的参入，为新的抗病毒、抗肿瘤和抗菌候选药物的合成研究提供理论基础。.本课题共发表了研究论文16篇， 其中Sci论文3篇。培养研究生六名。申请两项专利。参加了四川成都举办的全国生物化学与分子生物学学术大会。总之，本课题研究成功地构建了非蛋白质氨基酸酶促全合成多酶体系。并优化和设计了各种非蛋白质氨基酸的生物合成途径，通过非蛋白质氨基酸的参入，为新的抗病毒、抗肿瘤和抗菌候选药物的合成研究提供理论基础，为下一步的研究打下基础。