当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › Chin. J. Chem.│上海有机所刘文团队:细菌细胞色素P450酶催化吡咯吲哚霉素生物合成过程中的多步氧化反应

Chin. J. Chem.│上海有机所刘文团队:细菌细胞色素P450酶催化吡咯吲哚霉素生物合成过程中的多步氧化反应

本文来源于Chinese Journal of Chemistry,欢迎浏览!

欢迎点击此处阅读原文!



A Bacterial Cytochrome P450 Enzyme Catalyzes Multistep Oxidation Reactions in Pyrroindomycin Biosynthesis

Jiabao Wang, Yu Xu, Dandan Chen, Jiang Tao,* Hongbo Wang,* and Wen Liu*

cjc3.png


Cytochrome P450 enzymes (P450s) belong to a large family of oxidative hemeproteins and catalyze highly diverse oxygenation reactions that are involved in the biosynthesis of various natural products. Here, we report a multifunctional cytochrome P450 enzyme, PyrE2, which catalyzes the regioselective, successive 6-electron oxidation of an inert methyl group to produce a carboxyl product through formation of the hydroxyl and aldehyde intermediates in pyrroindomycin biosynthesis. The time-course biotransformation was characterized by the presence of the hydroxyl and aldehyde intermediates, the lag of the formation of the carboxyl product, and the subsequent loss of both intermediates, indicating that each 2-electron oxidation exhibits the distributive mechanism that requires substrate binding and product releasing. Bioinformatics analysis shows that the homologs of pyrE2 are common in the gene clusters of the spirotetronates varying in the oxidative state of the corresponding exocyclic carbon, indicating the generality and diversity of P450-catalyzed oxygenation in related biosynthetic pathways.

Cytochrome P450 enzyme | Pyrroindomycin | Multistep oxidation reactions | Enzyme catalysis | Selectivity


细菌细胞色素P450酶催化吡咯吲哚霉素生物合成过程中的多步氧化反应

为了应对当下抗生素大量使用带来的抗性问题,开发新型抗生素成为了迫切的需求。中国科学院大学上海有机化学研究所刘文团队对吡咯吲哚霉素生物合成途径展开了系统性研究(J Am Chem Soc 2012, 134, 17342. Nat Chem Biol2015, 11, 259. Org Biomol Chem 2016,15 , 88. Nat Chem 2023,15177.

吡咯吲哚霉素(PYRs)是自然界中发现的第一例螺环乙酰乙酸内酰胺类化合物,对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌和耐万古霉素的粪肠球菌表现出强大的抗菌活性。构效关系研究表明,其良好的生物活性与独特的环系骨架密不可分,螺环上甲基的氧化态对于PYRs抗菌活性有着重要的影响。目前我们较为熟知的螺环乙酰乙酸内酯(内酰胺)类天然产物中,LOBs的甲基氧化后修饰途径已经得到了研究(Chinese J Chem 2023, 41,1478.)。研究PYRs[6, 5]螺环上C20位甲基的氧化修饰有利于加深我们对螺环乙酰乙酸内酯类/内酰胺类天然产物生物合成机制的理解。

最近,刘文王洪波陶疆等通过生物信息学分析,体内基因敲除和体外生化等实验揭示了PYR生物合成途径中P450酶PyrE2的功能。体外生化实验表明PyrE2可以催化[6, 5]螺环C20位甲基的三步连续氧化反应来修饰五环骨架。时间梯度实验发现了中间体5和6的积累、化合物4生成的滞后性以及中间体5和6的减少,这些证据共同表明PyrE2催化化合物3的过程是解离性的。这项工作表征了甲基化合物3和羧化产物4之间未知的酶促生物转化过程,并进一步扩大了我们对PYRs生物合成的了解。

1700139012456035505.png


图1. 体外表征PyrE2催化反应和每个氧化步骤的相对速率。(A) 由PyrE2进行的三个顺序氧化的示意图; (B) 通过HPLC分析3的酶促转化: (i) 底物4; (ii) 底物3; (iii)3与PyrE2孵育30 min和(iv) 3与PyrE2孵育2 h; (C) PyrE2进行的240 min时间梯度实验,底物3(黑色方块),羟基中间体5(红色球体),醛基中间体6(蓝色正三角)和羧酸产物4(绿色倒三角)。


上述研究结果作为Report发表于Chin. J. Chem. 2023, 41, 2439—2445. DOI: 10.1002/cjoc.202300178。该项工作得到了国家重点研发计划,国家自然科学基金、上海地方高校高水平创新研究团队的资助。


本文作者

1700139043160092329.png

Left to Right: Jiabao Wang, Yu Xu, Dandan Chen, Jiang Tao, Hongbo Wang, and Wen Liu



刘文研究员简介

cjc4.png

中国科学院大学 上海有机化学研究

刘文,中国科学院上海有机化学研究所副所长,研究员,博士生导师。2000年于中国协和医科大学(中国医学科学院)获得博士学位(美国加州大学戴维斯分校化学系联合培养)。20009—20018月,于美国加州大学戴维斯分校化学系(Department of Chemistry, University of California-Davis)进行博士后工作;20019—20038月,就职于美国威斯康星大学麦迪逊分校药学院(School of Pharmacy, University of Wisconsin-Madison),研究助理。20038月至今,任职于中国科学院上海有机化学研究所,研究员;2019年至今,任中国科学院上海有机化学研究所副所长。国家自然科学基金委2005年度杰出青年基金获得者;上海市科学技术委员会2005年度启明星计划浦江人才计划入选者;在NatureNature Chemical BiologyNature CommunicationsNatural Product ReportsAccounts of Chemical ResearchJournal of the American Chemical SocietyAngewandte Chemie International EditionProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 等期刊发表了多篇研究论文。


CJC.jpg

《中国化学(英文)》(Chinese Journal of Chemistry)创刊于1983年,半月刊,由中国化学会、上海有机化学研究所联合Wiley共同主办。期刊覆盖化学全领域,发表有机化学、无机化学、物理化学、高分子化学、分析化学、材料化学、能源、催化等各学科领域的原始性、创新性成果,期刊历史悠久、审稿流程严格。2022年度影响因子为5.4,JCI指数0.92,5年影响因子4.4,2022年度CiteScore为7.5,SNIP指标为 0. 859。其中科院分区为化学综合2区。期刊先后收录于DOAJ、ESCI、SCIE等数据库。


如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

有奖问卷征集新
年货节
材料学领域约200份+SCI期刊
定位全球科研英才
讲述科研故事助力科学传播
中国图象图形学学会合作刊
东北石油大学合作期刊
动物源性食品遗传学与育种
上海交通大学合作刊
第五届中国新发展奖获奖名单
naturemental health
naturecities
特刊大模型安全与隐私
病理、诊断、疫苗、治疗
牛津大学出版社
期刊编辑亲授的在线课程
关注应用数学最新研究
专业英语编辑服务
聚焦高分子材料3D打印技术
关注能源系统及应用
JOURNALS诚邀投稿,欢迎成为我们的作者!
组织工程与器官再造
关注医疗与健康教育
naturecomputationalscience
2022年度论文正式公布
立足当下探索未来科研
关注GIS,GPS 及遥感技术
生物领域230+SCI期刊
屿渡论文,编辑服务
香港理工
中科大
北大
福大
南科大
东华师范
上海交大
多次-上海有机所左智伟
郑大
北大
隐藏1h前已浏览文章
课题组网站
新版X-MOL期刊搜索和高级搜索功能介绍
ACS材料视界
x-mol收录
试剂库存
down
wechat
bug