上海有机所抗肿瘤天然产物FR901464生物合成研究获进展

聚酮链延伸中脱水酶催化生成顺式双键

FR901464是由假单孢菌Pseudomonas sp. No. 2663产生具有高效抗肿瘤活性的天然产物，对多种肿瘤细胞体外IC50为0.6-3.4 nM。研究表明，FR901464及其类似物可以抑制真核细胞中前体mRNA的剪接，进而抑制癌细胞的生长，其良好的生物活性和独特的作用机制吸引了化学合成、药物化学及化学生物学等学科广泛的关注。中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室唐功利课题组多年来一直致力于FR901464生物合成机制研究。在前期的工作中，已经成功地克隆了其生物合成基因簇，通过体内基因中断和体外生化实验相结合，证实了FR901464是由trans-AT PKS-NRPS-HCS杂合酶体系催化并以特殊的甘油单元作为PKS起始单元合成的(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2452-2462)；随后通过体外生化研究揭示了一种特殊的Baeyer-Villiger氧化介导的聚酮链解离途径(ACS Catal. 2013, 3, 444−447)。

在I型聚酮合酶（PKS）或非核糖体聚肽合成酶（NRPS）催化的生物合成途径中，硫酯水解酶功能域（thioesterase，TE）通常分布于PKS或者NRPS的末端，链延伸完成之后催化聚酮链或者聚肽链的水解或者进一步的大环化。最近，课题组通过体外生化实验，首次证实了在FR901464聚酮链延伸过程中，位于PKS内部的一个TE功能域行使脱水酶（DH）的功能，催化了顺式双键的生成。进一步的实验证明，位于TE功能域下游的KS可以选择性将脱水之后的PKS链转移到后续的ACP上，进而进行下一步的链延伸（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4488-4491）。该结果不仅表明聚酮合酶功能域可能具有全新的功能，同时也揭示了聚酮天然产物中顺式双键形成的一种新机制。