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脂肪族化合物

  为判定此进程,他们较量阐明了streptoseomycin以及其机合似乎物nargenicin的生物合成基因簇,推度一个未知功用的同源卵白StmD、NgnD很有也许区别卖力streptoseomycin和nargenicin中的环化响应。然而,敲除stmD基因并未取得意思中的环化产品前体3,而取得了线环内双键较众,张力较大,自愿水解开环所致。查究职员打算了一个正在微生物体内验证StmD功用的测验,最初敲除了基因簇上大局限基因,仅留下聚酮合成酶基因,此突变株只形成化合物4;当将stmD基因回补回去时,取得了化合物6-8,个中化合物7担心靖,可经Cope重排转化成6。该结果外白,聚酮合成酶的直接产品是3,若无下逛其它酶存正在时,3将发作水解开环而天生4;若再引入StmD,则催化发作周环响应,大地彩票瑰异的是,该酶不单催化了[4+2]响应,也催化了[6+4]响应。

  周环响应是一类正在响应进程中变成环状过渡态的协同响应,好比有名的[4+2]环加成响应(Diels-Alder响应)、Cope-重排响应、Claisen-重排响应等,这些响应正在有机合成中有着普遍的利用。存心思的是,正在自然界中也观望到了可催化这些有名周环响应的酶。早正在1965年,Woodward和Hoffmann两位诺贝尔化学奖得回者就预测了[6+4]或其它高阶环加成响应可能发作,随后正在有机合成中确实观望到了[6+4]响应,但自然界中是否存正在着可催化[6+4]响应的酶依然是个谜。

  (南京大学助理查究员张博博士、以及博士查究生王凯标、王文和汪欣为该论文合伙第一作家。戈惠明、谭仁祥、梁勇以及加州大学洛杉矶分校的Kendall N. Houk教员为合伙通信作家。)

  末了,查究者得回了StmD、NgnD和101015D三个卵白的晶体来进一步查究该响应的催化机理。通过分子对接、打算机模仿和点突变测验,阐明白此类新型环加成酶的响应机制。M69中富含电子的硫原子会特定的指向过渡态中局限带正电的双烯局限,从而形成有利的静电用意;同时响应物中局限带负电的三烯酯会与W67上的清香环形成堆叠彼此用意,来安靖过渡态并加快悉数响应的举行。别的,Y55和Y13也会通过分子间氢键和CH彼此用意来催化响应。

  为了更好地阐明[6+4]、[4+2]环加成响应和[3,3]-Cope重排响应之间的彼此合连,查究职员通过密度泛函外面(DFT)打算了响应的热力学和动力学。风趣的是,底物3越过简单过渡态后可歧化成两个偏向,区别天生[6+4]、[4+2]响应产品,因为[6+4]化合物正在热力学上更安靖,[4+2]产品可再经Cope重排自愿转化成[6+4]产品。此外面打算结果与测验观望结果相吻合,进一步外明了之前的推测。

  综上所述,查究职员奇异打算测验,通过体内敲除基因、体外酶催化响应、量子化学打算、分子动力学模仿以及卵白晶体的查究等,外征了首例可催化[6+4]/[4+2]环加成响应的酶。这类酶的浮现将进一步拓展人们对周环响应酶的相识,启迪科学家们异日欺骗和改制周环响应酶来告竣有代价的分子转化。

  随后,查究职员打算了两步串联的酶响应正在体外来验证周环酶的催化功用。最初,通过聚酮合成酶上的硫酯酶机合域催化链状化合物4-SNAC环化变成3,当同时到场StmD或NgnD时,响应体例中观望到了化合物6-8的天生,确证StmD或NgnD可同时催化[4+2]和[6+4]响应。别的查究职员以StmD为探针从大家基因组数据库中,开采判定出了此外三个可催化此响应的酶。

  该团队正在前期劳动中,从海洋放线菌中浮现了一个具有抗幽门螺旋杆菌活性的新奇大环内酯化合物定名为streptoseomycin,凭据其机合推测,它正在微生物体内的合成进程中也许涉及[4+2]环加成响应。


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