潜在NMDA受体拮抗剂分子Stachybocin A生物合成研究

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基本信息

  • 批准号:
    81803403
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3402.天然药物化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Stachybocin A, a dimeric meroterpenoid biogenetically originated from polyketide-terpenoid hybrid pathway, is consisted of two same phenylspirodrimane units connected by a C5 alkyl chain. The pharmacological evaluation showed that stachybocin A had significant antagonistic effects on the N-methyl-D-aspartic (NMDA) receptor, which indicated it as a promising lead compound for the treatment of inflammatory pain. However, its low yield and difficult accessibility by chemical synthesis restrict the further research and development as a drug lead/candidate. Thus, revealing the biosynthetic pathway of stachybocin A would provide a theoretical basis for solving such problem. On the basis of stachybocin A-yielding strain Stachybotrys chartarum CGMCC 3.5365 and its whole genome sequencing, the biosynthetic pathway will be elucidated by targeted gene deletion, isolation and structural identification of intermediates in the mutants, and heterologous expression and functional validation of the responsible enzymes. Especially, the enzymatic mechanism of the two key reactions for the cyclization of terpene unit in the monomer and coupling reaction of two monomers to dimer will be deciphered. This study will lay the foundation for the efficient biosynthesis of stachybocin A and its analogues, and pave the way for drug discovery. Therefore, the project is of theoretical significance and practical value.
Stachybocin A为聚酮-异戊二烯混源杂萜二聚体,是由两个完全相同的苯基螺环补身烷单聚体分子通过C5烷基链连接而成。药理学研究发现,stachybocin A对N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体具有很强的拮抗活性,是一个很有前景的治疗炎症性疼痛的药物先导化合物。然而其天然产量低,化学合成困难,药源难以保证,研究其生物合成则有可能为解决这一难题提供理论依据。本研究拟在stachybocin A生产菌株Stachybotrys chartarum CGMCC 3.5365全基因组测序基础上,通过基因敲除、生物合成中间体分离鉴定、基因外源表达及功能鉴定等技术手段解析stachybocin A生物合成途径,重点阐明单聚体萜类单元环合及二聚体形成两步关键反应的酶学机制,为stachybocin A及其类似物的高效生物合成及进一步新药研制奠定基础,具有重要理论意义及应用价值。

结项摘要

Stachybocin A为苯基螺环补身烷杂萜二聚体,是一个很有前景的治疗炎症性疼痛的药物先导化合物。然而其来源受限,药源难以保证,研究其生物合成途径并进行高效生物合成,可解决这一难题,亦可基于其生物合成途径人为构建合成模块,进而定向规模化制备或通过组合生物合成获得结构多样、成药性更强的衍生物。.Stachybocin A生产菌株Stachybotrys chartarum中富含多种Stachybocin A结构类似物,对其次级代谢产物进行深入研究,从分离鉴定的结构信息合理推导Stachybocin A生物合成途径,并从中获得生物合成中间体,为体外酶催化验证基因功能提供底物。此外,基于生物信息学分析及基因组挖掘策略,我们对S. chartarum进行全基因组测序,通过对目标化合物Stachybocin A化学结构剖析推测其生物合成基因应含有聚酮合酶、异戊烯基转移酶、依赖黄素单加氧酶、萜类环合酶、氧化还原酶等,进一步通过基因敲除、生物合成中间体结构鉴定、基因外源表达及催化功能鉴定等技术手段,初步阐明Stachybocin A生物合成途径。研究发现参与Stachybocin A生物合成基因不成簇且催化二聚体形成为自发反应。.该研究为Stachybocin A及其类似物的高效生物合成提供理论及实验依据,并为药物先导化合物/候选药物发现及其进一步开发利用奠定基础,具有重要理论意义及应用价值。

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)
Bistachybotrysin K, one new phenylspirodrimane dimer from Stachybotrys chartarum with potent cytotoxic activity
Bistachybotrysin K,一种来自黑穗葡萄穗霉的新型苯基螺环二聚体,具有有效的细胞毒活性
  • DOI:
    10.1080/10286020.2019.1680645
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Journal of Asian Natural Products Research
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Jia Xiao-Na;Zhao Jin-Lian;Feng Jia-Min;Chen Ri-Dao;Xie Ke-Bo;Chen Da-Wei;Li Yan;Liu Ji-Mei;Dai Jun-Gui
  • 通讯作者:
    Dai Jun-Gui
Bistachybotrysins F-J, five new phenylspirodrimane dimers with a central cyclopentanone linkage from Stachybotrys chartarum
Bistachybotrysins F-J,来自 Stachybotrys Chartarum 的五种新的苯基螺环烷二聚体,具有中心环戊酮键
  • DOI:
    10.1016/j.fitote.2019.04.013
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Fitoterapia
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Feng Jiamin;Zhang Min;Jia Xiaona;Zhao Jinlian;Chen Ridao;Xie Kebo;Chen Dawei;Li Yan;Liu Jimei;Dai Jungui
  • 通讯作者:
    Dai Jungui
Bistachybotrysins L-V, bioactive phenylspirodrimane dimers from the fungus Stachybotrys chartarum
Bistachybotrysins L-V,来自真菌 Stachybotrys Chartarum 的生物活性苯基螺环烷二聚体
  • DOI:
    10.1039/c9qo01284b
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Organic Chemistry Frontiers
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Liu Jimei;Jia Xiaona;Zhao Jinlian;Feng Jiamin;Chen Minghua;Chen Ridao;Xie Kebo;Chen Dawei;Li Yan;Zhang Dan;Peng Ying;Si Shuyi;Dai Jungui
  • 通讯作者:
    Dai Jungui
Bistachybotrysins W-Y, three new phenylspirodrimane dimers with a 6/7 oxygen heterocycle from Stachybotrys chartarum
Bistachybotrysins W-Y,来自 Stachybotrys chatarum 的三种新的苯基螺环烷二聚体,具有 6/7 氧杂环
  • DOI:
    10.1016/j.phytol.2019.11.011
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Phytochemistry Letters
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Liu Jimei;Feng Jiamin;Jia Xiaona;Zhao Jinlian;Chen Ridao;Xie Kebo;Chen Dawei;Li Yan;Dai Jungui
  • 通讯作者:
    Dai Jungui

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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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