链霉菌Streptomyces sp. G0051B 中膦酸类抗生素Argolaphos A的生物合成研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31870050
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    59.0万
  • 负责人：
    高江涛
  • 依托单位：
    福建农林大学
  • 学科分类：
    C0102.微生物生理与生化
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Phosphonates have been one of the hot topics in the research field of natural products recently due to their excellent pharmaceutical applications as well as their rich structural diversities. Phosphonate antibiotic Argolaphos A, the target compound in this project, exhibits as strong antibacterial activity as kanamycin and has a great potential to be developed into a novel antibiotic in clinic. The chemical structure of Argolaphos A has been characterized by containing both the precursor aminomethylphosphonate (AMP), which distinguishes it from other natural phosphonates and N5-arginine, which is non-natural amino acid and rare in Nature. This finding indicates that a novel enzymatic mechanism may be involved in the biosynthesis of this family of compounds in bacteria. To date, the detailed biosynthetic mechanism for AMP-containing compounds remains elusive. In this context, we will set out to isolate and characterize the biosynthetic gene cluster of Argolaphos A, and to establish a general biosynthesis model for the bacterial AMP-containing compounds and uncover catalytic mechanism of novel enzymes involved in the biosynthesis of Argolaphos A.
膦酸类天然产物以其良好的药用活性及丰富的化学结构是近年来天然产物领域的研究热点之一。本项目的研究对象膦酸类化合物Argolaphos A 具有较强的和卡那霉素相当的抗菌效果，极具广阔的的临床开发潜力。化学结构上，Argolaphos A显著区别于其它膦酸类天然产物，第一，其前体是氨甲基膦酸， 这是自然界首次发现此类型膦酸类化合物；第二， Argolaphos A中含有一个非天然氨基酸N5-精氨酸, 这种氨基酸在自然界极为少见，暗示该类化合物的生物合成过程中可能蕴含着新型酶催化机制。时至今日，氨甲基膦酸类天然产物的生物合成途径还未有报道，本项目拟从克隆Argolaphos A的生物合成基因簇入手，综合运用分子遗传学、生物化学等手段，在揭示该分子生物合成机制的基础上，建立细菌氨甲基膦酸为前体的化合物的生物合成通路， 并揭示其中新型酶的催化机制。

结项摘要

膦酸类天然产物以其良好的药用活性及丰富的化学结构是近年来天然产物领域的研究热点之一。本项目的研究对象膦酸类化合物Argolaphos A 具有较强的和卡那霉素相当的抗菌效果，极具广阔的的临床开发潜力。化学结构上，Argolaphos A显著区别于其它膦酸类天然产物，第一，其前体是氨甲基膦酸 （AMP)， 这是自然界首次发现此类型膦酸类化合物；第二， Argolaphos A中含有一个非天然氨基酸N5-精氨酸, 这种氨基酸在自然界极为少见，暗示该类化合物的生物合成过程中可能蕴含着新型酶催化机制。时至今日，氨甲基膦酸类天然产物的生物合成途径还未有报道，本项目从克隆Argolaphos A的生物合成基因簇入手，综合运用分子遗传学、生物化学等手段，在揭示该分子生物合成机制的基础上，建立细菌氨甲基膦酸为前体的化合物的生物合成通路， 并揭示其中新型酶的催化机制。此外，根据这些研究结果，课题组开发了一种将 AMP 转化为世界上使用最广泛的除草剂草甘膦的高效实用的化学工艺。该工艺能够满足世界对来自替代来源的草甘膦的需求，避免了化学合成草甘膦而造成的严重污染。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
CRISPR/Cas-based strategy for unearthing hidden chemical space from microbial genomes
基于 CRISPR/Cas 的策略从微生物基因组中挖掘隐藏的化学空间
  • DOI：
    10.1016/j.trechm.2021.09.012
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Trends in Chemistry
  • 影响因子：
    15.7
  • 作者：
    Sa Xiao;Zixin Deng;Jiangtao Gao
  • 通讯作者：
    Jiangtao Gao
C-P Natural Products as Next-generation Herbicides: Chemistry and Biology of Glufosinate
作为下一代除草剂的 C-P 天然产物：草铵膦的化学和生物学
  • DOI：
    10.1021/acs.jafc.0c00052
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Chengzeng Zhou;Xiaoxia Luo;Nengyi Chen;Lili Zhang;Jiangtao Gao
  • 通讯作者：
    Jiangtao Gao
Hijacking a Linaridin Biosynthetic Intermediate for Lanthipeptide Production
劫持 Linaridin 生物合成中间体用于羊毛硫肽生产
  • DOI：
    10.1021/acschembio.2c00657
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    ACS Chemical Biology
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Leixia Chu;Jinduo Cheng;Chengzeng Zhou;Tianlu Mo;Xinjian Ji;Taoting Zhu;Jie Chen;Suze Ma;Jiangtao Gao;Qi Zhang
  • 通讯作者：
    Qi Zhang
Harnessing phosphonate antibiotics argolaphos biosynthesis enables a synthetic biology-based green synthesis of glyphosate
利用膦酸盐抗生素 argolaphos 生物合成实现了基于合成生物学的草甘膦绿色合成
  • DOI：
    10.1038/s41467-022-29188-6
  • 发表时间：
    2022-04-01
  • 期刊：
    Nature Communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Chu L;Luo X;Zhu T;Cao Y;Zhang L;Deng Z;Gao J
  • 通讯作者：
    Gao J

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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