白浅灰链霉菌中苯并萘啶类化合物生物合成机制及药学功能研究

The benzo[f][1,7]naphthyridine alkaloid is a structurally unique natural product isolated from mangrove-derived Streptomyces albogriseolus MGR072. Deletion of a candidate gene cluster cause the disappearance of the benzo[f][1,7]naphthyridine compound in MGR072 mutant, suggests the causal relationship between them. Here we are going to investigate the role of the key enzymes that encoded by the putative gene cluster and elucidate the mechanism of the biosynthesis of benzo[f][1,7]naphthyridine. Heterogenous expression and in vitro enzymatic reaction studies of the key enzymes will be carried on. Subtrates will be changed and labelling compound will be feed in enzymetic experiment to get new derivatives. The anti-tumor bioactivitiy of benzo[f][1,7]naphthyridine will be evaluated.The bioactivity for toll-like receptor (TLR) and the regulatory network for TLR will be investigated.As a small molecule immune potentiator, benzo[f][1,7]naphthyridine has great potential in tumor vaccine.

红树林源白浅灰链霉菌Streptomyces albogriseolus MGR072产生具有成药潜力生物碱类化合物,为首例天然来源的稀有苯并[f][1,7]萘啶类型,研究其生物合成机理具有重要意义。通过对该菌株基因组草图的生物信息学分析发现了多个潜在的抗生素生物合成基因簇。对其中推测的合成苯并[f][1,7]萘啶基因簇进行大片段删除,结果显示突变株中该化合物的合成能力被阻断。本研究将对该基因簇中单个基因的功能展开研究, 阐明苯并萘啶类生物碱生物合成机理；通过异源表达获得决定目标化合物结构特点的关键酶,研究其体外催化活性。通过改变关键酶的底物或者饲喂中间体，有目的获得该类化合物的多种衍生物，丰富该类化合物的结构类型。研究苯并萘啶的抗肿瘤活性及免疫激活作用，并采用系统生物学方法研究激活Toll受体的调控机理，考察该化合物作为肿瘤疫苗中的小分子免疫佐剂的药理作用。

本课题针对白浅灰链霉菌（Streptomyces albogriseolus） MGR072菌株次生代谢产物中苯萘霉素系列生物碱的结构多样性和生物合成途径进行深入研究。.首先，通过稳定同位素标记为导向的靶向分离方法，纯化获得了一系列结构新颖、母核不同，但生物合成相关的苯萘霉素生物碱。已鉴定出新化合物7个，丰富了白浅灰链霉菌MGR072菌株中次生代谢产物的结构类型。首次发现苯萘霉素类化合物具有荧光，并对其荧光特性进行了表征。.其次，针对苯萘霉素生物合成途径的探索，通过转录组分析、目标基因簇大片段缺失、基因簇中单个基因敲除、稳定同位素标记前体的饲喂，已经确定了大小约为21 kb的苯萘霉素生物合成簇的边界，并明确了苯萘霉素的生物合成途径的关键步骤，将有望阐明苯萘霉素类生物碱中全新的生物合成机理。.接下来，采用系统生物学的方法寻找苯萘霉素的活性靶点。通过对苯萘霉素A进行生物素标记，应用蛋白质芯片技术发现了苯萘霉素结合的蛋白靶点，为进一步考察苯萘霉素作为小分子免疫激活剂的治疗作用提供了依据。