海洋真菌喹唑啉酮生物碱中环丙烷结构单元的生物合成机制与合成生物学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570030
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In recent years, marine fungi have become one of the most important natural product resources for drug lead discovery. Quinazolinones represent a significant family of fungal alkaloids with a variety of important biological activities. Cottoquinazolines D is one of the three novel quinazolinone compounds discovered from the marine fungal strain Aspergillus versicolor LCJ-5-4 that was isolated from a soft coral Cladiella sp. collected from the South China Sea. Since cottoquinazoline D contains the cyclopropane unit derived from 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) moiety, which has been rarely seen in the structure of secondary metabolites, it was announced as a hot-spot compound by Natural Product Reports in 2011. In this project, we propose to study the biosynthesis of cottoquinazolines, with special focus on the biosynthetic mechanism of the cyclopropane unit. Upon deciphering the "specificity-conferring code" of the NRPS A domain that is responsible for recognizing, activating, and loading the special ACC building block to the final product, we will pursue strategies of synthetic biology, attempting to incorporate the cyclopropane moiety into other quinazoliones or the selected NRPS-based lipopeptides such as the drug daptomycin. It is expected that the incorporation of the cyclopropane moiety via A domain swapping could improve the bioactivities and drug-like properties of resultant compounds, shed light on the study of structure-activity relationship, and provide the basis for further drug development.
海洋真菌是海洋药物研究开发中的新热点。喹唑啉酮生物碱是海洋真菌次级代谢产物的重要类型,生物活性多样。前期工作从海南短足软珊瑚附生真菌杂色曲霉A. versicolor LCJ-5-4中分离得到的含有环丙烷结构的喹唑啉酮生物碱cottoquinazoline D被Natural Product Reports选为年度热点化合物。相较于其结构类似物,环丙烷结构是其具有更好生物学活性的关键原因。环丙烷结构在化学合成药物中广泛存在,说明环丙烷结构对药物的成药性和药效具有重要作用。本项目基于cottoquinazoline生物合成基因簇cqz,针对环丙烷结构进行生物合成机制研究,深入解析其在非核糖体肽(NRPS)类活性物质生物合成过程中的识别和引入机制;借助该结构单元,利用合成生物学对喹唑啉酮、达托霉素等抗生素进行结构改造,研究新产物结构与活性之间的构效关系,进一步揭示环丙烷结构单元的成药性作用。

结项摘要

本项目基于真菌喹唑啉酮家族生物碱独特的化学结构和良好的生物活性,提出以珊瑚附生真菌A. versicolor LCJ-5-4喹唑啉酮cottoquinazoline B-D为研究对象,开展其生物合成机制及以结构改造为目标的合成生物学研究。在项目资助下,在项目执行期内阐明了新结构cottoquinazolines的生物合成途径,阐明了ACC合酶在cottoquinazolines生物合成中的独特功能;确认A结构域中识别氨基环丙烷羧酸ACC的特异性识别密码。发现了稀有氨基酸——氨基环丙烷羧酸ACC结构单元的产生是由簇外基因负责合成,由簇内基因负责引入,反映了初级代谢和次级代谢的互作机制。在米曲霉宿主系统中,运用合成生物学方法实现了NRPS生物合成途径的异源表达和重构,同时得到新的“非天然”喹唑啉酮类结构衍生物。该项目研究结果将为设计和创造含有环丙烷结构单元的次级代谢产物提供理论和实验基础;并为寻找和发现新结构次级代谢产物药物提供新的思路和手段。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Engineering cytochrome P450 enzyme systems for biomedical and biotechnological applications
用于生物医学和生物技术应用的工程细胞色素 P450 酶系统
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-01-17
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Li, Zhong;Jiang, Yuanyuan;Zhang, Wei
  • 通讯作者:
    Zhang, Wei
Compartmentalized biosynthesis of mycophenolic acid.
麦考酚酸的区室化生物合成。
  • DOI:
    10.1073/pnas.1821932116
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhang Wei;Du Lei;Qu Zepeng;Zhang Xingwang;Li Fengwei;Li Zhong;Qi Feifei;Wang Xiao;Jiang Yuanyuan;Men Ping;Sun Jingran;Cao Shaona;Geng Ce;Qi Fengxia;Wan Xiaobo;Liu Changning;Li Shengying
  • 通讯作者:
    Li Shengying

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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

        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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