真菌Bipolaris sorokiniana 11134中seco-sativene型倍半萜罕见桥环及裂环结构的生物合成机制解析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21907031
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0705.生物合成化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Terpenoids is a rich source for the discovery of novel natural product drug leads. Terpene synthases catalyze complex, multistep reactions that are capable of generating hundreds of structurally diverse terpene metabolites. Understanding the mechanism how the complicate structures have been synthesized of terpene synthase is crucial for further natural product leads compounds discovery. In our previous study, we have identified a serial unique seco-sativene sesquiterpenoids with neuroprotection activity. The reactions correlated to the formation of the unique 5/6 or 5/7 bridged rings and seco-ring based on the cleavage on C14-C15 bond are the most interesting issues in the biosynthetic pathway of this type of compounds. In this proposal, we will apply bioinformatics firstly to deduce the potential terpene synthase and oxygenase responsible for these reactions. We will develop two platforms for identify the responsible enzyme and as well as characterize their functions: i) The deletion potential genes in wild-type strains and detect the intermediates; ii) develop a rapid screening system for sesquiterpene synthase and oxyganse using the reliable Aspergillus nidulans, Saccharomyces cerevisiae, and Escherichia coli expression system. Further, to identify the cyclized products, a S. cerevisiae system will be applied to heterologously express the sesquiterpene synthase and the enzyme function will be characterized using in vitro enzymatic reactions. At the end, in vivo analyses of the sesquiterpene synthase with isotopically labeled precursors will allow the elucidation of its cyclization mechanism. A good understanding of key reactions and mechanisms of seco-sativene sesquiterpenoids will provide important guidance for further new drug leads discovery based on combinatorial biosynthesis approach.
萜类化合物是重要的天然产物药物来源之一,其骨架结构的多样性源于萜合酶复杂的催化功能。深入研究萜合酶的催化环合机制,对揭开萜类复杂结构“生物合成机器”的运作规律有重要作用。申请者在前期工作基础中,从一株植物病原真菌Bipolaris sorokiniana 11134中发现了系列骨架独特和潜在成药价值的seco-sativene倍半萜新化合物,其骨架中罕见的桥环及C14-C15键断裂形成裂环,与其相关的酶催化机制尚不清楚。本项目拟利用生物信息学分析定位潜在基因簇;采用本源和异源两种策略进行鉴定负责催化桥环结构的合酶和负责氧化裂环的P450酶的功能:i)在野生型菌株中通过敲除和回补实验,ii)构建多种异源表达平台结合体内异源表达和体外酶催化反应;最后,通过稳定同位素标记实验解析合酶的环化机制。本项目通过深入解析桥环和裂环的合成机制,对更多萜类药物先导物的研究具有重要的意义。

结项摘要

本项目主要研究了一类seco-sativene类倍半萜化合物的生物合成研究,这类分子具有多种生物活性,在我们前期研究中发现其还具有潜在的神经保护活性。通过全基因组测序、生物信息学分析和异源表征,成功定位了一条可能的生物合成基因簇。经对基因簇中关键基因的表征,中间体化合物的结构鉴定,推测了其生物合成过程,进一步通过底物喂养实验,验证了生物合成的过程,验证了参与形成其骨架中罕见的桥环及C14-C15键断裂的关键基因。进一步通过质谱MS/MS分子网络快速定位技术,从基因簇异源表征产物中发现了一系列新的seco-sativene倍半萜化合物。该研究拓宽了我们对倍半萜结构中桥环及C14-C15键断裂的认识,并成功激活获得了一系列新颖的seco-sativene骨架化合物,为开发及合成生物学创制具有丰富活性的该类倍半萜奠定了理论基础。

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(2)
Peculiarities of meroterpenoids and their bioproduction
类萜的特性及其生物生产。
  • DOI:
    10.1007/s00253-021-11312-z
  • 发表时间:
    2021-05-03
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Han, Jianying;Jiang, Lan;Feng, Yunjiang
  • 通讯作者:
    Feng, Yunjiang
Schultriene and nigtetraene: two sesterterpenes characterized from pathogenetic fungi via genome mining approach
Schultriene 和 nigtetraene:通过基因组挖掘方法从病原真菌中鉴定出的两种二倍半萜烯。
  • DOI:
    10.1007/s00253-022-12125-4
  • 发表时间:
    2022-08-30
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Jiang, Lan;Yang, Huanting;Liu, Xueting
  • 通讯作者:
    Liu, Xueting
Genome-guided investigation of anti-inflammatory sesterterpenoids with 5-15 trans-fused ring system from phytopathogenic fungi
基因组引导下研究来自植物病原真菌的具有 5-15 转融合环系统的抗炎二倍萜类化合物。
  • DOI:
    10.1007/s00253-021-11192-3
  • 发表时间:
    2021-06-22
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Jiang, Lan;Zhu, Guoliang;Liu, Xueting
  • 通讯作者:
    Liu, Xueting
Norditerpenoids biosynthesized by variediene synthase-associated P450 machinery along with modifications by the host cell Aspergillus oryzae.
通过与变异烯合酶相关的 P450 机制以及宿主细胞米曲霉的修饰来生物合成去甲二萜类化合物
  • DOI:
    10.1016/j.synbio.2022.08.002
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    SYNTHETIC AND SYSTEMS BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Jiang, Lan;Lv, Kangjie;Zhu, Guoliang;Lin, Zhi;Zhang, Xue;Xing, Cuiping;Yang, Huanting;Zhang, Weiyan;Wang, Zhixin;Liu, Chengwei;Qu, Xudong;Hsiang, Tom;Zhang, Lixin;Liu, Xueting
  • 通讯作者:
    Liu, Xueting

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中国大型担子菌受威胁现状评估
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    蒋岚;孙丽蕴
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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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