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做世界合成生物學踐行者
研究發現真菌合成黃酮柚皮素新途徑
發布時間:
2021-11-12
黃酮是一類主要由植物產生的多酚類化合物，在工業、食品和制藥行業應用廣泛。柚皮素作為一種平臺化合物，是合成黃酮類化合物的關鍵步驟。
黃酮是一類主要由植物產生的多酚類化合物，在工業、食品和制藥行業應用廣泛。柚皮素作為一種平臺化合物，是合成黃酮類化合物的關鍵步驟。在植物和細菌中，以對香豆酸（p-CA）為前體，經對香豆酰輔酶A連接酶（4CL）和III型聚酮合酶查爾酮合酶（CHS）催化生成柚皮素查爾酮，而后在查爾酮異構酶催化或pH改變自發異構化生成柚皮素。真菌中曾報道黃酮類化合物的產生，但其合成酶和途徑鮮有報道。
近日，中國科學院微生物研究所尹文兵研究組利用靶向基因組挖掘策略，在植物內生真菌中發現了一個不同于常規途徑黃酮柚皮素合成酶。該酶具有獨特結構域組成（A-T-KS-AT-DH-KR-ACP-TE），是一個NPRS-PKS雜合酶，被鑒定為FnsA。研究通過異源表達、底物飼喂實驗和體外酶促反應，證實了FnsA以游離的芳香酸（對香豆酸和對羥基苯甲酸）為底物，直接催化形成柚皮素。FnsA KS結構域系統進化分析表明，FnsAPKS屬于I型PKS，不同于傳統的III型PKS（CHS）。
鑒于FnsA催化柚皮素合成的新穎性，科研人員利用fnsA一個酶在釀酒酵母合成柚皮素，并以此基礎從頭構建了植物黃酮異鼠李素和金合歡素的生物合成途徑。該研究證實了FnsA是一種新型的真菌柚皮素合酶，不同于傳統的柚皮素合成途徑，FnsA能催化對香豆酸或對羥基苯甲酸直接合成柚皮素。該研究通過工程fnsA從頭合成植物黃酮異鼠李素和金合歡素，為微生物高效生產黃酮類化合物提供新策略。
相關研究成果以A fungal NRPS-PKS enzyme catalyses the formation of the flavonoid naringenin為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院基礎前沿科學研究計劃“從0到1”原始創新項目、中科院戰略生物資源計劃及中國博士后科學基金的支持。
尹文兵研究組長期致力于次級代謝產物產生的機理和合成調控機制研究，揭示真核微生物次級代謝產物產生的分子機理、生物合成途徑和基因調控機制，為新活性化合物的發現提供新技術和新策略。
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