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高等真菌由于特殊的生長(zhǎng)方式和在生態(tài)環(huán)境中的重要作用，能夠產(chǎn)生結(jié)構(gòu)新穎多樣并且具有良好生物活性的化合物，這些天然產(chǎn)物為藥物和生物農(nóng)藥的開發(fā)提供了先導(dǎo)資源，例如殺菌劑strobilurins (嗜球果傘素)、抗生素pleuromutilins (截短側(cè)耳素)、抗腫瘤的illudins (隱杯傘素)、抑制線蟲的omphalotins等。隨著基因組測(cè)序和生物信息技術(shù)的發(fā)展，天然產(chǎn)物生物合成研究取得了突破性的進(jìn)展。但由于受遺傳背景復(fù)雜、遺傳操作困難等因素的制約，高等真菌天然產(chǎn)物的生物合成研究一直落后于細(xì)菌及低等真菌(Front. Microbiol. 2015, 6, 127)。
中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物化學(xué)與西部植物資源持續(xù)利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾英研究組近年來同劉吉開研究組合作，致力于高等真菌次生代謝與天然產(chǎn)物的生物合成研究。前期揭示了新穎的胰脂肪酶抑制劑韌革菌素Vibralactone在褐蓋韌革菌 (Boreostereum vibrans) 中的生成途徑，證明韌革菌素罕見的4/5融合雙環(huán)內(nèi)酯骨架既不是聚酮也不是倍半萜來源，而是由莽草酸途徑的芳環(huán)衍生而來（Angewandte Chemie International Edition 2013, 52: 2298–2302）。韌革菌素奇妙的生物合成途徑，充分顯示了高等真菌非凡的創(chuàng)造力。
最近，博士生楊彥龍等研究人員綜合運(yùn)用有機(jī)化學(xué)以及生化與分子生物學(xué)技術(shù)，通過前體指導(dǎo)的生物合成，進(jìn)一步研究了褐蓋韌革菌中結(jié)構(gòu)多樣的混源萜類化合物的生物合成機(jī)制（圖1）。首次在基因與酶學(xué)水平上確定了參與其中氧化脫羧關(guān)鍵反應(yīng)的單氧化酶VibMO1（圖2），從而證實(shí)了長(zhǎng)久以來的推測(cè)：異戊烯基取代的對(duì)苯二酚類化合物（有時(shí)也稱之為混源萜meroterpenoids）很可能來源于異戊烯基取代的對(duì)羥基苯甲酸的氧化脫羧。單氧化酶VibMO1的發(fā)現(xiàn)，還為真核生物輔酶Q形成過程中催化類似反應(yīng)的酶基因鑒定提供了重要線索。同時(shí)，該研究還證明了由異戊烯基對(duì)羥基苯甲醇通過發(fā)散生物合成途徑(a divergent pathway)形成韌革菌素類混源萜（圖3），其中3-取代的γ丁內(nèi)酯類化合物Vibralactone G (8)新穎的生物合成途徑，還是首次在天然產(chǎn)物化學(xué)中報(bào)道。研究結(jié)果加深了對(duì)次生代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性產(chǎn)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為天然產(chǎn)物的生物合成研究開辟了新的視野。此外，碩士生周慧等研究人員還從褐蓋韌革菌克隆鑒定了能夠催化FPP形成以δ-cadinol為主產(chǎn)物的倍半萜合酶BvCS（圖4），該酶很有可能參與褐蓋韌革菌倍半萜Boreovibrins的生物合成。
以上研究成果分別發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition (2016, 55: 5463–5466)和Natural Products and Bioprospecting。該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金（21572237, 81561148013）資助，由昆明植物所分析測(cè)試中心楊靜通過計(jì)算化學(xué)確定化合物11a的絕對(duì)構(gòu)型。 |
