科研进展--中国科学院广州分院

2024年6月18日，中国科学院广州生物医药与健康研究院唐士兵研究员与浙江大学杨兵研究员、北京航空航天大学刘超副教授团队合作，报道了一种新型氟磺酸类可富集化学交联的非天然氨基酸并在活细胞中研究蛋白质相互作用。2024年6月18日，中国科学院广州生物医药与健康研究院唐士兵研究员与浙江大学杨兵研究员、北京航空航天大学刘超副教授团队合作，报道了一种新型氟磺酸类可富集化学交联的非天然氨基酸并在活细胞中研究蛋白质相互作用。相关成果以“Characterize direct protein interactions with enrichable,cleavable and latent bioreactive unnatural amino acids”为题发表在学术期刊Nature Communications。蛋白质-蛋白质相互作用鉴定是蛋白质功能研究的重要步骤，在活细胞中原位鉴定相互作用蛋白对于生物医药研究具有重要意义。基于邻近触发反应（proximity-enabled reactivity）的化学交联非天然氨基酸可以捕获弱作用力和瞬时蛋白质相互作用，已被开发用于原位鉴定活细胞中的蛋白质相互作用。基于质谱的交联肽段解析能够提高互作蛋白鉴定的特异性、确定蛋白相互作用界面。然而，由于蛋白质样品和质谱数据解析过程的复杂性，对蛋白质化学交联后的交联产物进行高通量鉴定具有挑战性。在蛋白质样品进行质谱分析前，对交联肽段进行富集是提高鉴定效率的有效策略。在本研究中，研究人员开发了一种基于化学基团氟磺酸的化学交联非天然氨基酸，即可富集的氟磺酸-L-酪氨酸（enrichable fluorosulfate-L-tyrosine,eFSY）。利用密码子扩展技术可以在蛋白质中特定位置插入具有潜在生物反应性的非天然氨基酸eFSY，eFSY中氟磺酸通过基于邻近触发反应诱导的硫-氟交换 (SuFEx) 点击反应与相互作用蛋白中的酪氨酸、组氨酸或赖氨酸发生共价交联。eFSY携带的炔基基团可以通过铜催化叠氮化物-炔环加成(CuAAC)点击化学反应链接生物素，随后就能实现交联肽段的富集，从而提升鉴定交联肽段的效率。此外，该研究发现氟磺酸基团介导的交联产物在质谱中的混合性碎裂规律，其与组氨酸及赖氨酸交联产生的磺酸酰胺键会在质谱中发生断裂，与酪氨酸交联后形成的磺酸酰胺键却不会断裂。为更好地应用该规律，该研究进一步开发了交联鉴定软件AixUaa。AixUaa可同时兼容并区分碎裂与不可碎裂两种模式，实现了交联肽段及位点的精确匹配，提升了交联肽段的鉴定数量。应用此流程，研究人员分别在大肠杆菌及哺乳动物活细胞中系统性地鉴定了硫氧还蛋白 1 （Trx1）和硒蛋白 M （SELM）的直接相互作用蛋白组，验证了该方法的有效性。总的来说，本研究开发的基于氟磺酸基团的可富集化学交联非天然氨基酸eFSY及交联鉴定软件AixUaa显著提升了在活细胞中鉴定相互作用蛋白中化学交联肽段的效率，克服了以往化学交联剂在鉴定蛋白质相互作用蛋白组的一些不足，有望应用于更广泛的蛋白质相互作用研究。刘丹丹、丁文龙、程劲韬、韦秋实为本论文的共同第一作者，杨兵、唐士兵和刘超为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省自然科学基金和广州健康院自主部署基础研究项目等项目的资助。论文链接图1 新型含氟磺酸基团的可富集化学交联剂eFSY研究蛋白质相互作用时，鉴定交联肽段的流程图（a），交联肽段的碎裂规律（b）和交联鉴定软件AixUaa的开发流程（c）

2024-06-21

华南植物园“物种鉴定方法、系统、设备及存储介质”获发明专利

6月20日获悉，由中国科学院华南植物园徐洲锋等科研人员完成的“物种鉴定方法、系统、设备及存储介质”获国家发明专利授权。该发明技术方案要点是：将待鉴定物种的物种数据输入训练好的AI 物种识别模型得到至少一第一分类阶元，根据至少一第一分类阶元确定第二分类阶元，其中，第二分类阶元为比第一分类阶元高阶的分类阶元；根据待鉴定物种的发现位置数据从物种编目数据库中筛选出对应的目标物种编目区域，从目标物种编目区域对应的区域物种编目中筛选出所有隶属于第二分类阶元的物种，得到近似物种列表；将近似物种列表和第一分类阶元发送给用户，该发明具有将区域物种编目与AI物种识别模型的识别能力相融合，有效弥补当前AI 物种识别模型的识别结果随机性较大，用户难以准确鉴别种及其以下分类阶元的问题的效果。

2024-06-20

华南植物园“基于甘蔗组培苗的遗传转化方法”获发明专利

6月20日获悉，由中国科学院华南植物园曾璇等科研人员完成的“基于甘蔗组培苗的遗传转化方法”获国家发明专利授权。该发明公开了一种基于甘蔗组培苗的遗传转化方法，其包括以下步骤：在生根的甘蔗组培苗的基部注射携带有质粒的农杆菌侵染液后，再种植于土壤中。该发明的方法，操作更加简便，缩短了得到阳性植株的时间；且整个过程无需在无菌环境下进行，也避免了转化后容易组培污染等问题。

2024-06-20

Accounts of Materials Research | 编程设计细菌生物被膜发展工程活材料

文章讨论了基于细菌生物被膜的新兴工程活材料领域重要进展，并对该类材料的未来发展及挑战应对提出新的观点和思考。6月15日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所钟超团队在国际知名学术期刊Accounts of Materials Research上，在线发表了特邀综述文章“Programmable Bacterial Biofilms as Engineered Living Materials”，并入选Accounts of Materials Research杂志内页封面文章。文章上线截图文章讨论了基于细菌生物被膜的新兴工程活材料领域重要进展，并对该类材料的未来发展及挑战应对提出新的观点和思考。为适应动荡的生存环境，细菌等微生物通常会分泌基于蛋白纤维（如大肠杆菌curli纤维）或多糖（如醋酸杆菌的细菌纤维素）的胞外基质将其包裹，形成一种非游离状态的细菌-胞外基质聚合体，称为生物被膜。细菌生物被膜展现出的极高的稳定性、抗逆性以及组分功能的可编程性，在合成生物学与材料科学的交汇处，细菌生物被膜正被作为一种经济便捷的设计平台，创造能够重现自然材料“生命”动态属性的工程化活材料（ELMs）。目前开发的活性生物被膜材料在建筑、医疗、能源和环境等领域均展现出广阔应用前景（图1）。图1 配图入选Accounts of Materials Research杂志内页封面（画师：尹中川）在这篇文章中，作者们凝练了天然生物材料的6大活体动态特征：自生长、自组装、自修复、环境适应、自我重塑以及可进化。以这些特征作为自然仿生程度的评价标准，目前开发的生物被膜活材料可划分为三大类别：自组装活材料、环境响应型活材料，以及活体复合材料（图2）。自组装活材料主要利用细菌所分泌的可自组装的蛋白或多糖类胞外基质，通过基因改造其单体组分定制生物被膜的功能。比如将病毒粘附多肽C5与curli蛋白重组，编程设计的生物被膜具备了在水溶液中吸附并清除流感病毒的生物功能。环境响应型活材料是指在微生物遗传物质中引入人工设计的传感线路，从而赋予生物被膜材料动态响应外部环境变化的能力。例如编码可感知血液或硫代硫酸盐传感线路的益生菌活材料可应用于在肠道精准定位炎症病灶并主动发挥止血消炎作用。活体复合材料则是将基因改造的生物被膜与非活性或人工合成物质结合，融合生物被膜的活体特征和合成材料的优异特性。典型的应用包括杂合无机半导体颗粒的生物被膜用于光合固碳或产氢以及利用可生物矿化的工程生物被膜批量生产环保砖等可持续应用。图2 基于细菌生物被膜的三类工程活材料：①自组装活材料；②环境响应型活材料；③活体复合材料结构与功能从简单到复杂，自组装活材料、环境响应型活材料，以及活体复合材料三类材料的发展循序渐进、逐级过渡：自组装活材料是基础，其保留了生物被膜自生长、自组装和自修复的活体特征；进一步基因传感线路的整合，诞生的响应型活材料则具备感知与响应特定外部环境信号的能力；活体复合材料则是在前两类材料基础上，结合非活性功能成分，增强活材料的重塑性并拓宽材料的应用范围。文章详细介绍了这三类基于生物被膜的活材料，突出了它们各自的设计策略和重要应用。此外，针对基于生物被膜活材料的应用挑战，文章对如何进一步提升材料性能以及如何促使活材料实现现实世界应用提出新的见解。中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所钟超研究员与安柏霖副研究员为共同通讯作者，王艳怡副研究员及博士后张倩为共同第一作者。科研助理葛昌浩、刘雨竹，上海科技大学教授郑宜君、博士后蒋晓宇、硕士研究生陈邵杰，以及哈佛大学Wyss研究所博后唐子杰等对本文撰写也做出重要贡献。该工作获得了包括国家重点研发计划、国家杰出青年自然科学基金、国家自然科学基金联合项目、深圳市材料合成生物学重点实验室等项目的支持。

2024-06-19

Engineering | 器官生物打印在再生医学领域的最新进展

文章详细探讨了器官生物打印在再生医学领域的最新进展，并对该领域的未来发展及面临的挑战提出了新的见解和思考。近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员于寅团队在国际知名学术期刊中国工程院院刊《Engineering》上发表了特邀综述文章“Progress in Organ Bioprinting for Regenerative Medicine”。文章详细探讨了器官生物打印在再生医学领域的最新进展，并对该领域的未来发展及面临的挑战提出了新的见解和思考。 https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.04.023 器官损伤或衰竭由于受伤、疾病和衰老而常常发生，人体在大多数组织或器官中的再生能力有限。器官移植是面对器官衰竭或严重组织损伤的重要医疗手段，但却面临着供体短缺和免疫排斥风险等重大挑战。因此，创新的解决方案变得至关重要。在这种背景下，按需3D生物打印器官在组织工程和再生医学领域展现出巨大潜力。图1 3D打印实体器官示意图。器官生物打印是一种利用3D打印技术来制造生物组织和器官的创新方法。它通过将活细胞作为“墨水”进行打印，精确地将这些细胞组装成具有功能性的三维结构。这项技术被寄予厚望，认为可以有效解决器官移植中的供体短缺问题，同时避免移植排斥反应和长时间等待带来的困扰。文章详细介绍了器官生物打印技术的多方面进展，包括但不限于生物材料的发展、打印精度的提升以及功能性组织的成功构建。研究团队指出，生物打印在小型组织如皮肤、软骨、血管等的制造上已表现出良好的前景，这些成功案例为日后的复杂器官打印提供了宝贵的经验和数据支持。尽管取得了显著的进展，器官生物打印技术在应用中依然面临诸多挑战。首先是生物材料的选择和优化，如何找到既有良好生物相容性又能承受打印工艺的材料是目前的难点之一。其次，打印精度的进一步提高也是一个重要问题，特别是在构建复杂的微结构和血管网络方面。此外，如何确保打印出的组织和器官能够在体内正常发挥功能，仍需要大量的实验和测试。文章接着讨论了心脏、肝脏、肾脏和胰腺等实体器官生物打印的最新进展，强调了血管化和细胞整合的重要性。最后，文章对器官生物打印在临床转化和大规模生产方面面临的主要挑战进行了深入探讨，并提出了未来研究方向。文章进一步强调了多学科合作在这一领域中的关键作用。器官生物打印不仅仅是工程技术的突破，还涉及材料科学、生物学、医学等多个学科的密切协作。研究团队呼吁更多的科研机构和企业加入这一行列，共同推动技术朝着临床应用方向发展。展望未来，器官生物打印将在再生医学、个性化治疗以及药物筛选等多个领域展现出广阔的应用前景。例如，工程化的生物打印器官不仅可以精确模拟器官的解剖结构，还具备功能性，为各种研究提供了重要平台。文章提出了如何进一步提高材料性能和如何促使这些工程化器官在实际应用中实现广泛应用的新见解。这些新见解将有助于解决当前器官短缺和移植排斥等重大医疗挑战，推动再生医学领域的发展。图2. 生物打印的组织和器官的临床转化路径和伦理学考量。中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员于寅与副研究员陈飞，宾夕法尼亚州立大学教授Ibrahim T. Ozbolat为本文的共同通讯作者，研究助理王象以及张迪为共同第一作者，技术员赖嘉琪、邓国滔，宾夕法尼亚州立大学Yogendra Pratap Singh和Miji Yeo等对本文撰写也做出重要贡献。工作获得了包括国家自然科学基金面上项目、深圳市科技重大专项、深圳市材料合成生物学重点实验室等项目的支持。

2024-06-19

华南植物园“一种甘薯曲叶病毒侵染性克隆的构建方法及甘薯高效简易的侵染方法”获发明专利

6月17日获悉，由中国科学院华南植物园邓书林等科研人员完成的“一种甘薯曲叶病毒侵染性克隆的构建方法及甘薯高效简易的侵染方法”获国家发明专利授权。该发明公开了一种甘薯曲叶病毒侵染性克隆的构建方法及甘薯高效简易的侵染方法，是将1.01个重复的甘薯曲叶病毒基因组序列插入到双元载体中，得到甘薯曲叶病毒侵染性克隆。该发明提供了一种解决甘薯曲叶病毒接种天然宿主甘薯侵染率低的方法。通过发病症状的观察和PCR的检测，该发明成功将甘薯曲叶病毒的对不同品种甘薯接种率均提高到了100%。另外，该发明所提供的方法不仅高效，而且操作简易，可以实现大规模的接种及筛选，能为后续筛选抗性品种及甘薯曲叶病毒与甘薯相互作用的研究提供技术上的有力支持。

2024-06-17

华南植物园“生态格局分析可视化方法、系统、设备及介质”获发明专利

6月17日获悉，由中国科学院华南植物园徐洲锋等科研人员完成的“生态格局分析可视化方法、系统、设备及介质”获国家发明专利授权。该发明公开了一种生态格局分析可视化方法、系统、设备及介质，定义分析任务，根据分析任务选取参与分析的目标数据源和对应的预设的目标地理网格系统；根据分析任务、预设参数和目标数据源从目标地理网格系统中选取对应的目标地理网格单元，将分析任务分解为对应的分解任务，规划运算流程；从目标数据源中提取对应的运算数据，进行计算得到分析任务的分析结果；选取渲染地理网格层级及与其对应的渲染地理网格单元；根据分析结果对各个渲染地理网格单元进行可视化渲染输出；该方案能够将生态格局分析中不同分析任务的数据对齐，使得分析结果能够进行相互对比和进行分析数据集成。

2024-06-17

口孵鱼类亲代抚育行为的遗传调控机制取得新进展

近日，由中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队和浙江海洋大学高天翔教授团队等合作完成的口孵鱼类亲代抚育行为遗传调控机制的最新结果以Article形式在线发表在The Innovation Life（《创新生命》）上。中国科学院南海海洋所研究员张艳红、副研究员王信为本文共同第一作者，研究员林强和教授高天翔为共同通讯作者。亲代抚育行为的演化代表了生物个体在适应环境方面的重大突破，其形成机制一直是行为学、进化生态学等领域关注的热点问题。口孵是硬骨鱼类亲代抚育的一种特殊形式，然而目前关于口孵鱼类亲代抚育行为的遗传调控机制研究甚少。图1 天竺鲷科鱼类实现口孵育儿行为的遗传基础本研究以典型口孵鱼类细条银口天竺鲷(Jaydia lineata)为研究对象，对其育儿行为的遗传基础进行了探究。首先组装了该物种染色体水平基因组，通过多物种的分子系统学研究，发现鱼类口孵行为最早可追溯到约2.5亿年前，而口孵的天竺鲷科鱼类的进化分歧时间约为9700万年前。同时发现鱼类繁殖模式多样化（雌性卵胎生、雄性育儿、卵生）主要集中于鱼类物种多样性爆发的白垩纪，揭示了鱼类繁殖性状与物种多样性的共同演化，以及口孵行为的多次独立进化(图2)。图2 亲代抚育鱼类的系统发育特征和繁殖策略大约四分之一的鱼类存在亲代抚育行为，口孵又是硬骨鱼亲代抚育的一种特殊形式，至少9科鱼类中存在口孵行为。本研究首先选择具有亲代抚育行为（雌性卵胎生、雄性卵胎生、雌性口孵和雄性口孵）的代表性硬骨鱼类，通过全基因组水平的趋同进化分析，发现多个基因如rab34,grm2等在亲代抚育物种谱系中具有显著的遗传趋同信号，这些基因在胚胎发育过程中发挥着重要作用。进一步聚焦于口孵鱼类，发现相对于普通卵生鱼类而言，口孵鱼类的编码基因普遍表现出较快的进化速率。神经递质催产素（Oxytocin，鱼类中直系同源基因命名为isotocin）被称为“爱的荷尔蒙”。全基因组趋同分析显示口孵鱼类催产素通路具有明显的适应性遗传突变，催产素信号通路相关基因在介导亲代抚育行为中发挥至关重要的作用，如CD38、IP3R等不仅存在氨基酸位点趋同变异，同时均受到显著正选择。神经肽类物质在调控动物社会行为，如亲母行为、亲代抚育行为中发挥重要作用。比较转录组分析显示，神经肽及其受体信号通路在天竺鲷雌雄个体间存在显著差异；与不具备口孵行为的弹涂鱼相比，雄性之间也存在明显差异。图3 口孵鱼类亲代抚育行为的遗传调控机制口孵育儿行为虽增加了后代的存活率，但代价却是将亲本置于饥饿、免疫功能改变的特殊生理状态。本研究通过比较基因组和转录组分析共同揭示了天竺鲷在投资后代和维持自身健康之间的微妙平衡，并且发现了天竺鲷的免疫性别二态性，强调了雄性亲本口孵行为对免疫相关基因表达的影响。此外，本研究还发现口腔黏膜不仅特异性表达一些免疫相关基因（如IL-17a,S100A9,chemokine28），且首次证实口腔黏膜有孵化酶基因（hce,hce1-like,hce2-like）表达，揭示了口腔黏膜在保障口腔中胚胎正常发育和免疫防护等方面的独特生物学功能（图4）。图4 细条银口天竺鲷口腔黏膜的独特生物学功能及其特异性免疫反应本研究通过揭示鱼类育儿行为的遗传基础，为我们深入了解鱼类进化过程和复杂行为驱动机制提供了宝贵的见解。理解基因变异如何影响行为演化不仅有助于加强了我们对自然界的认识，还对保护生物学等领域具有重要意义。该研究工作得到了国家自然科学基金杰青项目（延续）、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发项目等联合资助。相关论文信息：Mouthbrooding behavior and sexual immune dimorphism in Indian perch Jaydia lineata. https://doi.org/10.59717/j.xinn-life.2024.100066

2024-06-15

葡萄牙牡蛎四倍体速长新品系选育及产业化推广应用获重要进展

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室喻子牛研究员团队，在葡萄牙牡蛎四倍体速生新品系选育及产业化应用方面获重要进展，研究团队在应用新型诱导技术成功建立葡萄牙牡蛎四倍体群体后，开展了其持续3代选育，获得的选育系在生长率、存活率和倍性稳定性方面具有显著优势，并应用到了三倍体牡蛎苗种产业上，取得了良好的养殖效果。相关成果发表于国际水产领域专业期刊《Aquaculture》，副研究员秦艳平为论文第一作者，研究员喻子牛和研究员张跃环为并列通讯作者。葡萄牙牡蛎(又称福建牡蛎)是我国产量最高的牡蛎种类，是福建、广东和广西沿海的主要养殖种；但养殖的二倍体因个体较小、品质平庸等导致效益较低。推广三倍体养殖是解决问题和转型升级的重要途径，而四倍体与二倍体杂交是规模化三倍体生产的根本方法；因此，四倍体良种直接关系其种业升级发展；团队通过葡萄牙牡蛎四倍体的连续选育，获得了优良选育品系。国内外尚无关于葡萄牙牡蛎四倍体持续选育和产业应用的报道。该研究对四倍体进行了持续3代的选育，成功获得了一个葡萄牙牡蛎四倍体的快速生长新品系，并对相关性状(生长、存活、性比、倍性组成和优势率)进行了比较研究。结果表明：(1)选育组的生长率显著快于未选育组，壳高增长的选择优势由第一代（S1）的7.80%提高到第三代（S3）的34.68%；(2)选育代数的增加并未对存活率产生显著影响，两个组别没有显著性差异；(3)随着选育代数的增加，选育组中染色体丢失的个体数量逐渐减少，其四倍体倍性更加稳定；(4)选育组保持完全可育，并呈现雄性比例高的特点。随后，团队把选育系应用到三倍体的产业化应用上，显著提高了葡萄牙牡蛎的养殖效益和三倍体良种覆盖率，在华南沿海获得了良好的养殖效果，为沿海地区牡蛎种业发展做出了有效贡献。该成果得到了国家贝类产业技术体系、科技部重点研发计划、广东省重点研发计划、海南省重点研发、福建省科特派项目和广州市重点研发计划等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2024.741127图 1 葡萄牙牡蛎四倍体持续选育3代的生长、存活和全重比较图 2 葡萄牙牡蛎四倍体及其染色体组型

2024-06-13

P450酶催化糖肽分子内苯酚偶联反应机制研究取得新进展

近日，南海海洋所张长生研究员团队和厦门大学王斌举教授团队合作在P450酶催化糖肽分子内苯酚偶联反应的机制研究方面取得新进展，相关成果“Discovery and Biosynthesis of Cihanmycins Reveal Cytochrome P450-Catalyzed Intramolecular C−O Phenol Coupling Reactions”发表于Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）。南海海洋所博士方春艳、副研究员张丽萍和厦门大学博士生汪永超为论文共同第一作者，南海海洋所研究员张长生、研究员朱义广和厦门大学教授王斌举为共同通讯作者。在化学生物学领域，细胞色素P450酶因其独特、多样的催化能力而备受瞩目。P450酶催化的分子内C−O和C−C苯酚偶联反应在天然产物生物合成中扮演着关键角色，广泛存在于糖肽类抗生素如万古霉素和替考拉宁中。虽然糖肽类抗生素中多个催化分子内苯酚偶联反应P450酶的功能和晶体结构相继被解析，但底物复合物结构的缺失导致该类反应的催化机制一直是未解之谜。研究团队从放线菌Amycolatopsis cihanbeyliensis DSM 45679中发现了C−O连接的新型双环糖肽类化合物cihanmycins（CHMs,图1）。CHM A (1)的结构通过X-ray单晶衍射确定为双环糖肽，包含肉桂酰基团和两个稀有的D-阿拉伯呋喃糖。研究团队基于生物信息学分析和异源表达实验，在DSM 45679的基因组中定位了CHM的基因簇，并通过体内基因敲除和体外生化实验证实了3个P450酶的功能：Cih26负责肉桂酰基团的环氧化和羟化，Cih32负责三个氨基酸的羟化，Cih33及其同源蛋白DmlH和EpcH催化分子内C−O苯酚偶联反应形成CHM的双环骨架（图1）。图1. CHM生物合成中3个P450酶的功能为揭示Cih33及其同源蛋白催化C−O苯酚偶联反应的机制，研究团队开展了晶体学研究并解析了DmlH和DmlH−7复合物的晶体结构，首次揭开了分子内C−O苯酚偶联P450酶与大环肽结合模式的神秘面纱。同时，单环底物7的柔性结构使其NMR信号裂分复杂，难以解析结构，而DmlH−7的结构获取提供了通过复合物晶体鉴定小分子结构的经典案例。值得注意的是，底物7与DmlH的辅因子血红素（heme）平面之间有一个水分子，可能在苯酚偶联反应的攫氢过程中起关键作用。为验证这一推测，研究团队开展了分子动力学（MD）模拟和量子力学/分子力学（QM/MM）计算，揭示了DmlH催化分子内苯酚偶联反应由水介导的双自由基机制（图2），首次提出了水分子在双自由基苯酚偶联反应中的重要作用。图2. 分子内苯酚偶联反应由水介导的双自由基机制（注：“*”为羟化氨基酸，“CM”为肉桂酰基团）此外，基于生信分析，从数据库中挖掘到81个含有Cih33同源蛋白的肽类基因簇。对这些基因簇的P450酶进行系统发育分析，发现催化分子内苯酚偶联反应的Cih33/DmlH/EpcH和糖肽类抗生素的P450酶都聚集在同一分支，表明该分支中的其他P450酶可能具有相似的功能和机制，编码这些P450酶的基因簇有望产生新颖的双环肽类化合物。综上所述，本研究证实了双环糖肽类化合物CHM生物合成中3个P450酶的功能，并利用酶学和计算化学等方法首次揭示了DmlH催化分子内苯酚偶联反应由水介导的双自由基机制，为深入理解P450酶催化的分子内苯酚偶联反应提供了新的视角，还为发现和开发更多新颖的双环肽类化合物奠定了研究基础，有望为抗生素研发提供更多物质基础。以上研究工作得到了国家重点研发计划“合成生物学”重点专项、国家自然科学基金委重大项目、中国科学院王宽诚率先人才计划、广东省自然科学基金等项目资助。相关论文信息：Chunyan Fang†,Liping Zhang†,Yongchao Wang†,Weiliang Xiong,Zier Yan,Wenjun Zhang,Qingbo Zhang,Binju Wang*,Yiguang Zhu*,and Changsheng Zhang*. Discovery and Biosynthesis of Cihanmycins Reveal Cytochrome P450-Catalyzed Intramolecular C−O Phenol Coupling Reactions. J. Am. Chem. Soc. 2024. DOI: 10.1021/jacs.4c02841.文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c02841

2024-06-11