近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所研究員張長(zhǎng)生團(tuán)隊(duì)在珊瑚共附生稀有放線菌來(lái)源天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)與生物合成研究中獲得新進(jìn)展。相關(guān)成果 “Discovery of Tetronate-containing Kongjuemycins from a Coral-associated Actinomycete and Elucidation of Their Biosynthetic Origin”近日發(fā)表于Organic Letters (《有機(jī)化學(xué)通訊》)。
新型病毒和耐藥病原菌的出現(xiàn)嚴(yán)重威脅人類生命健康，因此急需挖掘新型的抗生素資源。珊瑚在自然界中以共生功能體的形式存在，微生物是其重要組成部分。珊瑚共附生微生物產(chǎn)生的具有特殊功能的代謝產(chǎn)物（如抗生素和信號(hào)分子等），在抵御外界病原菌侵襲，維護(hù)珊瑚共生功能體健康生長(zhǎng)中起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)，也成為挖掘新型抗生素的重要資源。
研究團(tuán)隊(duì)基于OSMAC策略（One Strain Many Compounds）對(duì)一株從三亞鹿回頭叢生盔形珊瑚Galaxea fascicularis中分離的共附生放線菌Pseudonocardia kongjuensis SCSIO 11457所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究，從中分離鑒定4個(gè)具有新穎骨架的大環(huán)內(nèi)酯化合物kongjuemycins（KJMs）A（1）和B1？B3（2？4）（Organic Letters, 2022, 24, 3482–3487; Supplementary cover article），以及4個(gè)新的4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯類（tetronates）化合物KJMs C1？C4（5？8）（圖1），生物活性評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)1具有抑制三種植物致病真菌如柑橘炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides Penz、蘋果輪紋病菌Physalospora piricola Nose和小麥根腐病菌Bipolaris sorokiniana的活性。
圖1. KJMs 1？8的化學(xué)結(jié)構(gòu)
進(jìn)一步通過(guò)異源表達(dá)確定了KJMs類化合物的生物合成基因簇kjm；利用比較基因組學(xué)分析和基因敲除實(shí)驗(yàn)確定了kjm的邊界；結(jié)合同位素喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)揭示了P. kongjuensis SCSIO 11457利用多種來(lái)源于初級(jí)代謝的前體，如乙酰CoA、甘油、L-天冬氨酸和L-賴氨酸等生物合成KJMs類化合物的新穎策略（圖2）。
圖2.（A）不同菌株中kjm基因簇的比較；（B）推導(dǎo)的6的生物合成途徑
本研究拓展了大環(huán)內(nèi)酯類和tetronates類化合物的結(jié)構(gòu)類型，為tetronates類化合物的生物合成研究提供了參考，對(duì)于豐富海洋微生物天然產(chǎn)物庫(kù)和認(rèn)知海洋天然產(chǎn)物生物合成途徑具有重要的科學(xué)意義。
博士方壯杰為本文第一作者，研究員張慶波和張長(zhǎng)生為共同通訊作者。該研究得到了廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展（海洋六大產(chǎn)業(yè)）專項(xiàng)資金項(xiàng)目、海南省重大科技計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院王寬誠(chéng)率先人才計(jì)劃“盧嘉錫國(guó)際團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目”等資助。
相關(guān)論文信息：
1. Zhuangjie Fang, Qingbo Zhang,* Liping Zhang, Jianglian She, Jie Li, Wenjun Zhang, Haibo Zhang Yiguang Zhu, Changsheng Zhang*. Antifungal Macrolides Kongjuemycins from Coral-associated Rare Actinomycete Pseudonocardia kongjuensis SCSIO 11457. Organic Letters, 2022, 24 (19): 3482–3487.
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.2c01089
2. Zhuangjie Fang, Qingbo Zhang,* Weiliang Xiong, Lili Sun, Bin Tan, Mengyi Zhu, Liang Ma, Liping Zhang, Yiguang Zhu, Changsheng Zhang.* Discovery of Tetronate-containing Kongjuemycins from a Coral-associated Actinomycete and Elucidation of Their Biosynthetic Origin. Organic Letters, 2023. DOI:10.1021/acs.orglett.3c02231.
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