新抗霉素生物合成及其α-酮基酸加载元件的功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670096
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2102.合成生物学与生物改造技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Neoantimycins (nat) are depsipeptide natural products with outstanding anti-tumor activities, whereas its biosynthesis process is remained obscure. We recently identified two nat compounds produced from S. conglobatus. Bioinformatical analysis suggests the nat biosynthesis mainly consists of a start unit biosynthesis and the NRPS -PKS , of which an unusual adenylation domain, putatively activating α-keto-phenylpropanoic acid (α-KPP), should be present. And the hydroxylation modification on neoantimycin skeleton and the N-formylation modification on the start unit are to be explained for further understanding of nat biosynthesis. In the proposal, nat gene cluster will be extensively elucidated by high efficient heterologous expression, gene knock-out and characterization of the resulted new compounds. Exchanging of the α-keto-acid activating domains within the nat NRPS modules will be carried out to generate the compounds with improved pharmacological activities. The unusual α-KPP activating A domain will be explored by site mutations and in vitro assays to understand the substrate conferring residues. Furthermore, the α-KPP activating A domain is designed to replace the native A domain of the NRPS modules in the biosynthesis of either antimycins with potent anti-tumor activity or antimycobacterial pyridomycin to introduce aromatic moiety in each molecule respectively and therefore to verify its potential to produce new depsipeptedes with improved pharmaceutical properties by the way of combinatorial biology.
新抗霉素(neoantimycin)是具有显著抗肿瘤活性的缩酚肽类天然产物,其生物合成机制仍不清楚。申请人从链霉菌S. conglobatus中发现了两个新抗霉素化合物,生物信息学推断其生物合成主要由NRPS-PKS和起始单位合成元件构成,含有新颖的α-酮基苯丙酸 (α-KPP) 加载腺苷酰化(A)功能域,其分子骨架的羟基化和起始单位的氮-甲酰化修饰元件仍待确认。本项目拟对新抗霉素基因簇进行异源高效表达、基因敲除和新化合物结构鉴定,深入系统解析新抗霉素生物合成途径;通过置换α-酮基酸加载A功能域优化新抗霉素的结构;通过点突变探索α-KPP加载A功能域的底物选择决定位点;应用α-KPP加载A功能域分别在抗肿瘤抗霉素和抗结核吡啶霉素分子结构中引入芳香侧链,优化其药理活性,探索该功能域元件对组合生物改造缩酚肽类分子结构的重要价值。

结项摘要

新抗霉素(neoantimycin, NAT)是具有显著抗肿瘤活性的缩酚肽类天然产物,探明NAT生物合成机制将使得通过合成生物学改造NAT分子结构和建立其高效生物合成体系成为可能,为开发新型抗肿瘤候选药物创造条件。本项目从链霉菌S. conglobatus发酵产物中发现了10个NAT结构类似物,考察了其抗肿瘤活性构效关系,并确认了其生物合成基因簇为非核糖体多肽合成酶和聚酮合成酶(NRPS-PKS)的杂合类型,随后通过克隆并异源表达NAT基因簇、遗传突变关键基因、分离鉴定突变株积累的中间产物、构建体外酶催化过程的方法,系统解析了NAT生物合成途径。在此基础上,通过体内遗传和体外生化实验探明了选择性抗肿瘤活性NAT新结构衍生物UAT(unantimycin)的生物合成机制,进而构建了可定向积累UAT的基因工程菌株,为后续该抗肿瘤候选药物研发的药源供应创造了条件。此外,作为课题的延伸,本项目从细菌来源NRPS生物合成途径中发现了新家族多肽环化硫酯酶PBP-like TE,确认了其合成药用活性环肽的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Investigation of Penicillin Binding Protein (PBP)-like Peptide Cyclase and Hydrolase in Surugamide Non-ribosomal Peptide Biosynthesis
甘酰胺非核糖体肽生物合成中青霉素结合蛋白(PBP)样肽环化酶和水解酶的研究
  • DOI:
    10.1016/j.chembiol.2019.02.010
  • 发表时间:
    2019-05-16
  • 期刊:
    CELL CHEMICAL BIOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Zhou, Yongjun;Lin, Xiao;Lin, Hou-Wen
  • 通讯作者:
    Lin, Hou-Wen
Compound Discovery and Structure-Activity Relationship Study of Neoantimycins Against Drug-Resistant Cancer Cells
新抗霉素抗耐药癌细胞的化合物发现及构效关系研究
  • DOI:
    10.3389/fchem.2019.00481
  • 发表时间:
    2019-07-05
  • 期刊:
    FRONTIERS IN CHEMISTRY
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Lin, Xiao;Zhou, Yongjun;Lin, Hou-Wen
  • 通讯作者:
    Lin, Hou-Wen
Directed Accumulation of Anticancer Depsipeptides by Characterization of Neoantimycins Biosynthetic Pathway and an NADPH-Dependent Reductase
通过新抗霉素生物合成途径和 NADPH 依赖性还原酶的表征来定向积累抗癌缩酚酸肽
  • DOI:
    10.1021/acschembio.8b00325
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    ACS CHEMICAL BIOLOGY
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhou, Yongjun;Lin, Xiao;Lin, Hou-Wen
  • 通讯作者:
    Lin, Hou-Wen
Biosynthesis of depsipeptides with a 3-hydroxybenzoate moiety and selective anticancer activities involves a chorismatase
具有 3-羟基苯甲酸酯部分和选择性抗癌活性的缩酚肽的生物合成涉及分支酶
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra119.010922
  • 发表时间:
    2020-04-17
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Shen, Yaoyao;Sun, Fan;Lin, Hou-Wen
  • 通讯作者:
    Lin, Hou-Wen
Neoantimycin F, a Streptomyces-Derived Natural Product Induces Mitochondria-Related Apoptotic Death in Human Non-Small Cell Lung Cancer Cells
新抗霉素 F(一种链霉菌衍生的天然产物)可诱导人非小细胞肺癌细胞线粒体相关的细胞凋亡
  • DOI:
    10.3389/fphar.2019.01042
  • 发表时间:
    2019-09-18
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu, Liyun;Zhu, Hongrui;Lin, Hou-Wen
  • 通讯作者:
    Lin, Hou-Wen

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其他文献

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固体氧化物燃料电池催化剂 LaSrNiO4 的研究:电子结构、表面偏析和氧吸附
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    魏波
CeO2基中温复合电解质材料的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    徐世峰
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙文
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    周永军;牛中奇;卢智远
  • 通讯作者:
    卢智远
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周永军;张辉;牛中奇.
  • 通讯作者:
    牛中奇.

其他文献

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周永军的其他基金

非典型I-型聚酮类抗菌剂NFAT-133的芳构化机理
  • 批准号:
    32211530074
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
非典型I-型聚酮类抗菌剂NFAT-133的芳构化机理
  • 批准号:
    3211101917
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.00 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
非典型I-型聚酮类抗菌剂NFAT-133的芳构化机理
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
新结构I型聚酮天然产物多烯芳构化新颖机制研究
  • 批准号:
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    2020
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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