近日，國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Angewandte Chemie International Edition（IF:16.6）在線刊登了我校中藥學(xué)院董廖斌教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果“Cytochrome P450 Mediated Cyclization in Eunicellane Derived Diterpenoid Biosynthesis”，并入選為期刊VIP論文（Very Important Paper）。我校2020級(jí)博士研究生王增援、博士后楊謙為本文的共同第一作者，董廖斌教授、美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校Dean J. Tantillo教授、博士后楊謙為本文的共同通訊作者，中國(guó)藥科大學(xué)為本文第一通訊單位。
作為自然界中最復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)之一，萜類天然產(chǎn)物生物合成中的環(huán)化反應(yīng)，通常由兩類經(jīng)典的萜類環(huán)化酶催化，即I型和Ⅱ型萜類環(huán)化酶。I型萜類環(huán)化酶通過(guò)其保守的酸性催化基序，聯(lián)合鎂離子脫去萜類化合物線性前體攜帶的焦磷酸基團(tuán)形成碳正離子進(jìn)而發(fā)生環(huán)化。Ⅱ型萜類環(huán)化酶則由其保守的酸性催化基序，質(zhì)子化底物的雙鍵或者環(huán)氧基團(tuán)形成碳正離子，進(jìn)而環(huán)化為基本的萜類碳環(huán)骨架。然而，自然界中具備萜類環(huán)化功能的酶家族不止這兩類，其中就包括細(xì)胞色素P450酶。目前僅發(fā)現(xiàn)三種酶（PenM/PntM，TwCYP71BE86及VrtK）能夠通過(guò)介導(dǎo)碳正離子的形成，引發(fā)環(huán)化或者重排反應(yīng)，但均作用于萜類生物合成的后修飾階段。迄今為止，尚未有研究報(bào)道P450酶介導(dǎo)萜類碳環(huán)骨架的早期構(gòu)建。
董廖斌教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于萜類藥物發(fā)現(xiàn)、生物合成與合成生物學(xué)研究。近期，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因組挖掘策略首次發(fā)現(xiàn)了一類高度氧化的新穎尤尼斯烷型6/7/5三環(huán)二萜天然產(chǎn)物（aridacins A–C）。結(jié)合體內(nèi)異源表達(dá)和體外生化實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地闡明該類天然產(chǎn)物的生物合成途徑。該研究揭示了aridacins的早期骨架構(gòu)建邏輯： I型萜類環(huán)化酶 AriE催化線性前體香葉基焦磷酸形成6/10雙環(huán)尤尼斯烷骨架，而P450酶AriF作用于該骨架并形成C2-C6鍵，協(xié)同完成核心6/7/5三環(huán)骨架的構(gòu)建。進(jìn)一步的量子化學(xué)計(jì)算表明，AriF傾向于以碳正離子引發(fā)環(huán)化并形成6/7/5三環(huán)骨架。該項(xiàng)研究不僅揭示了P450酶在萜類天然產(chǎn)物生物合成中的新角色，也豐富了萜類碳環(huán)骨架形成的策略，拓展了對(duì)于萜類天然產(chǎn)物生物合成的認(rèn)識(shí)。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（NSFC82073746），國(guó)家青年人才項(xiàng)目，“江蘇特聘教授”以及江蘇省卓越博士后計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202312490
（供稿單位：中藥學(xué)院，撰寫人：潘興明，審稿人：黃欣、吳旻玥）
