深海链霉菌SCSIO ZJ46来源的抗菌环肽desotamides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:
    31400072
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Natural products derived from marine microorganisms are important sources for drug discovery and development. Desotamides A-D are cyclic peptides produced by Streptomyces scopuliridis SCSIO ZJ46 isolated from the deep South China Sea. They possess novel structural elements including L-allo-isoleucine and formylkynurenine/kynurenine, and showed strong antibacterial activities against Streptococcus Natural products derived from marine microorganisms are important sources for drug discovery and development. Desotamides A-D are cyclic peptides produced by Streptomyces scopuliridis SCSIO ZJ46 isolated from the deep South China Sea. They possess novel structural elements including L-allo-isoleucine and formylkynurenine/kynurenine, and showed strong antibacterial activities against Streptococcus pnuemoniae and methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis. However, the biosynthetic mechanism of desotamides and their novel structural elements has not been elucidated yet. A combination of multiple techniques will be applied to: 1) obtain the gene cluster governing desotamides biosynthesis, 2) analyze and identify the unique genes involved in the biosynthesis of the novel L-allo-isoleucine and formylkynurenine/kynurenine structural units, 3) overexpress the unique genes and perform biochemical assay of the enzymes responsible for the biosynthesis/or tailoring the two aforementioned two unique structural units. Thus, this project will pave the way for the discovery of new biocatalyst and generation of new antibacterial derivatives using combinatorial biosynthesis.
海洋微生物来源的天然产物是药物创制的重要源泉。Desotamides A-D是我们从一株南海深海链霉菌Streptomyces scopuliridis SCSIO ZJ46中筛选分离到的4个环肽类抗生素,其化学结构新颖,含有非天然的L-别异亮氨酸和甲酰基犬尿氨酸/犬尿氨酸结构单元,对肺炎链球菌和耐甲氧西林的表皮葡萄球菌具有较强的抑制活性。目前,desotamides及其独特结构单元的生物合成机制尚不清楚。本项目拟综合运用多门学科专业技能:1)获得desotamides生物合成基因簇,2)挖掘生物合成基因簇中与L-别异亮氨酸、甲酰基犬尿氨酸/犬尿氨酸生物合成和修饰相关的新功能基因,3)对新功能基因进行蛋白表达和酶反应动力学表征,以阐明desotamides及其“非天然”氨基酸结构单元的生物合成机制。本项目的开展,将为新型功能酶催化剂的挖掘和利用组合生物合成技术获得新结构活性衍生物奠定基础。

结项摘要

Desotamides A-D是我们从一株南海深海链霉菌Streptomyces scopuliridis SCSIO ZJ46中筛选分离到的4个环肽类抗生素,化学结构新颖,含有“非天然”氨基酸结构单元L-别异亮氨酸和甲酰基犬尿氨酸/犬尿氨酸,对肺炎链球菌和耐甲氧西林的表皮葡萄球菌具有较强的抑制活性。本项目通过对产生菌SCSIO ZJ46进行全基因组扫描测序和生物信息学分析鉴定了desotamides完整生物合成基因簇;通过将基因簇在异源宿主中进行异源表达,获得新结构衍生物desotamide G;利用PCR-Targeting和接合转移技术对基因簇中的生物合成前体合成基因、调控基因和转运基因进行突变,共构建7株双交换突变株;通过对突变株进行发酵和HPLC分析,对突变株产生的新中间体化合物进行分离、鉴定,明确各基因在desotamides生物合成过程中的功能,阐明了特殊结构单元L-别异亮氨酸的生物合成机制,推导了desotamides生物合成途径;首次发现了负责特殊结构单元L-别异亮氨酸生物合成的氨基酸转移酶和异构酶,并对它们进行了体外酶促反应机理的研究。研究成果在国际主流期刊杂志发表SCI论文2篇,其中1篇发表在化学生物学国际权威期刊杂志J. Am. Chem. Soc.上,被同期JACS Spotlights(2016, 138, 461)和Natural Products Reports (2016, 33, 530)作为研究亮点评述。申请发明专利1项。本项目为新型功能酶催化剂的挖掘和利用组合生物合成技术开发、改造desotamides类化合物提供了理论基础和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Identification of the Biosynthetic Gene Cluster for the Anti-infective Desotamides and Production of a New Analogue in a Heterologous Host.
抗感染地索酰胺生物合成基因簇的鉴定以及在异源宿主中生产新类似物。
  • DOI:
    10.1021/acs.jnatprod.5b00009
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    J Nat Prod
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Qinglian;Song Yongxiang;Qin Xiangjing;Zhang Xing;Sun Aijun;Ju Jianhua
  • 通讯作者:
    Ju Jianhua
Deciphering the Biosynthetic Origin of L-allo-Isoleucine
破译 L-别异亮氨酸的生物合成起源
  • DOI:
    10.1021/jacs.5b11380
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Li Qinglian;Qin Xiangjing;Liu Jing;Gui Chun;Wang Bo;Li Jie;Ju Jianhua
  • 通讯作者:
    Ju Jianhua

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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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