
在抗腫瘤抗生素生物合成研究中發(fā)現(xiàn)了一種新奇的自抗性機(jī)制
結(jié)構(gòu)獨(dú)特、活性顯著的天然產(chǎn)物是大自然進(jìn)化的結(jié)果,而要合成這些高活性化合物同時(shí)又要避免其對(duì)宿主可能造成的自身傷害是關(guān)鍵前提之一。為此宿主生物進(jìn)化出多種自抗性保護(hù)途徑:如外排泵將化合物排出細(xì)胞外,對(duì)化合物減毒的化學(xué)修飾或屏蔽,針對(duì)作用靶體的多拷貝、修飾或修復(fù)等。最近中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室唐功利課題組在抗腫瘤抗生素谷田霉素的生物合成研究中發(fā)現(xiàn)了一類獨(dú)特的糖基水解酶,其生理功能是水解被抗生素烷基化修飾的堿基,進(jìn)而啟動(dòng)堿基剪切修復(fù)機(jī)制修復(fù)因抗生素造成DNA損傷。
谷田霉素(Yatakemycin,YTM)是一類高活性的DNA烷基化試劑(IC50為3 pM),典型的結(jié)構(gòu)特征是吡咯吲哚環(huán)上的環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)。其生物活性源于分子與DNA雙螺旋的小溝中畗含AT區(qū)域的識(shí)別,進(jìn)而三元環(huán)活性中心對(duì)腺嘌呤A堿基發(fā)生DNA烷基化修飾引起DNA鏈斷裂。研究表明該家族化合物不僅可以對(duì)游離的DNA雙螺旋發(fā)生烷基化修飾,還可以高效地對(duì)核小體顆粒中的DNA進(jìn)行烷基化修飾,甚至是幾乎全部被組蛋白包圍的DNA。因此這類化合物的產(chǎn)生菌如何保護(hù)自身的DNA如何避免烷基化損傷一直是關(guān)注的重點(diǎn)之一。在克隆YTM基因簇、提出生物合成途徑的基礎(chǔ)上(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 8831-8840),通過體內(nèi)基因敲除、互補(bǔ)、異源表達(dá)及體外生化研究,發(fā)現(xiàn)了第一例來源于微生物次級(jí)代謝的糖基水解酶YtkR2參與的堿基剪切修復(fù)機(jī)制,其生理功能是參與YTM的自身抗性機(jī)制,從而保護(hù)產(chǎn)生菌免受YTM這一高活性DNA烷基化劑自身的傷害;與生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的王任小課題組合作,通過計(jì)算機(jī)同源建模的方法模擬了酶(YtkR2)-化合物(YTM)-DNA的三元復(fù)合物結(jié)構(gòu);以此為指導(dǎo)對(duì)參與識(shí)別的關(guān)鍵氨基酸殘基進(jìn)行了系統(tǒng)突變研究,揭示了參與產(chǎn)物釋放的關(guān)鍵疏水空腔對(duì)酶功能的影響(Angew. Chem. Int. Ed.2012, 51, 10532-10536)。這一獨(dú)特機(jī)制的發(fā)現(xiàn)也引起了同行關(guān)注(Nat. Chem. Biol.2012, 8, 873)。

附件下載:

