Pictet-Spengler酶的研究进展
发布时间：2022-02-08 23:06
Pictet-Spengler（P-S）反应通常是指β-芳基乙胺在酸性条件下与醛或者酮发生缩合后环化形成四氢异喹啉或β-咔啉类生物碱结构的一类化学反应。而催化这类高度立体选择性和区域选择性反应的酶称为PictetSpenglerase （P-S酶）。P-S酶是一类重要的活性产物生物合成催化酶,广泛分布于吗啡、那可丁、奎宁、小檗碱、阿吗灵等临床药物以及一些先导化合物的生物合成途径中,应用开发前景广阔。鉴于此,文中对P-S酶的发现、功能鉴定、生物学特性以及催化应用等方面的研究进展进行了归纳总结,以期为P-S酶的后续发掘及系统研究提供良好的借鉴和参考。
【文章来源】：生物工程学报. 2020,36(10)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
Pictet-Spengler反应机制示意图[2]
综上，推测McbB和NscbB的催化机制为(图3)：在酶的作用下，Glu97作为活性中心催化草酰乙醛或丙酮醛与L-色氨酸经过P-S缩合形成席夫碱中间体，继而形成关键中间体26a;26a中的六元氮杂环经两重氧化反应芳构化形成26，或是六元氮杂环在脱羧和芳构化后氧化形成化合物27[75,78]。3.5 StnK2
随后，Ueda等将kslB在异源宿主S.avermitilis SUKA22中进行表达，继而分离得到了一个四氢β-咔啉类化合物Kitasetalic acid (19)，而在培养基中添加L-色氨酸(18)时，能够显著提高Kitasetalic acid的产量[69-70],Kitasetalic acid能够抑制多个肿瘤细胞系的葡萄糖调节蛋白78(GRP78)的表达，后续有可能作为与抗癌药物共同治疗的先导化合物进行研究[69-70]。这间接证实KslB是一个P-S酶，可能催化L-色氨酸(18)和α-酮戊二酸(15)进行缩合形成Kitasetalic acid，继而作为Kitasetaline生物合成的中间体。随后，Ueda等设计了不同基因组合的异源表达实验，证实kslA、kslB和kslC三个基因便足以生物合成Kitasetaline和JBIR-133，而仅有kslA和kslB时只能够形成JBIR-133，这说明JBIR-133可能是形成Kitasetaline的中间体，而Kitasetalic acid可能是KslA的底物，后经生物转化实验证实KslA可以将Kitasetalic acid转化成JBIR-133。Ueda等再经过巧妙的文献论证推测Kitasetaline的生物合成中可能涉及到放线硫醇介导的外源解毒体系，在Kitasetaline的野生宿主K.setae中确实存在相关的生物合成基因和放线硫醇解毒蛋白(MycothiolS-conjugate amidase,Mca)编码基因mca[69-70]。鉴于此，在S.avermitilis SUKA22的野生型菌株和敲除了mca的突变株中分别导入ksl相关基因，质谱检测发现，前者可以正常生产Kitasetaline，而后者则不能，但后者积累了Mycothiol-S-conjugated kitasetaline (图2)。因此，作者推测，Mca可以水解Mycothiol-S-conjugated kitasetaline而生成Kitasetaline,mca是Kitasetaline生物合成必需的一个基因。最后通过前体介导的生物合成，喂养了5-氟-色氨酸和6-氟-色氨酸，分别得到了相应位置被氟取代的Kitasetalic acid和JBIR-133，并测定了其生物学活性，间接证实KslB酶的底物谱宽泛[69-70]。3.3 能催化P-S反应的非核糖体聚肽合成酶(Nonribosomal peptide synthetase,NRPS) SfmC
本文编号：3615922
【文章来源】：生物工程学报. 2020,36(10)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
Pictet-Spengler反应机制示意图[2]
综上，推测McbB和NscbB的催化机制为(图3)：在酶的作用下，Glu97作为活性中心催化草酰乙醛或丙酮醛与L-色氨酸经过P-S缩合形成席夫碱中间体，继而形成关键中间体26a;26a中的六元氮杂环经两重氧化反应芳构化形成26，或是六元氮杂环在脱羧和芳构化后氧化形成化合物27[75,78]。3.5 StnK2
随后，Ueda等将kslB在异源宿主S.avermitilis SUKA22中进行表达，继而分离得到了一个四氢β-咔啉类化合物Kitasetalic acid (19)，而在培养基中添加L-色氨酸(18)时，能够显著提高Kitasetalic acid的产量[69-70],Kitasetalic acid能够抑制多个肿瘤细胞系的葡萄糖调节蛋白78(GRP78)的表达，后续有可能作为与抗癌药物共同治疗的先导化合物进行研究[69-70]。这间接证实KslB是一个P-S酶，可能催化L-色氨酸(18)和α-酮戊二酸(15)进行缩合形成Kitasetalic acid，继而作为Kitasetaline生物合成的中间体。随后，Ueda等设计了不同基因组合的异源表达实验，证实kslA、kslB和kslC三个基因便足以生物合成Kitasetaline和JBIR-133，而仅有kslA和kslB时只能够形成JBIR-133，这说明JBIR-133可能是形成Kitasetaline的中间体，而Kitasetalic acid可能是KslA的底物，后经生物转化实验证实KslA可以将Kitasetalic acid转化成JBIR-133。Ueda等再经过巧妙的文献论证推测Kitasetaline的生物合成中可能涉及到放线硫醇介导的外源解毒体系，在Kitasetaline的野生宿主K.setae中确实存在相关的生物合成基因和放线硫醇解毒蛋白(MycothiolS-conjugate amidase,Mca)编码基因mca[69-70]。鉴于此，在S.avermitilis SUKA22的野生型菌株和敲除了mca的突变株中分别导入ksl相关基因，质谱检测发现，前者可以正常生产Kitasetaline，而后者则不能，但后者积累了Mycothiol-S-conjugated kitasetaline (图2)。因此，作者推测，Mca可以水解Mycothiol-S-conjugated kitasetaline而生成Kitasetaline,mca是Kitasetaline生物合成必需的一个基因。最后通过前体介导的生物合成，喂养了5-氟-色氨酸和6-氟-色氨酸，分别得到了相应位置被氟取代的Kitasetalic acid和JBIR-133，并测定了其生物学活性，间接证实KslB酶的底物谱宽泛[69-70]。3.3 能催化P-S反应的非核糖体聚肽合成酶(Nonribosomal peptide synthetase,NRPS) SfmC
本文编号：3615922
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