聚酮合成酶底物专一性的研究进展

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1、聚酮合成酶底物专一性的研究进展【摘要】聚酮合成酶能够合成包括许多大环内酯类抗生素在内的聚酮类天然产物，它的结构和功能的模块性为组合生物合成的产生和发展奠定了基础。聚酮合成酶的酰基转移酶功能域可以特异性地决定所选择酰基辅酶A的种类，决定产物的结构。近年来，针对许多来源不同、结构各异的聚酮合成酶的底物专一性已经从氨基酸序列、结构和功能等方面进行了大量的研究，为更有效地应用聚酮合成酶开发新型抗生素奠定了基础。【关键词】聚酮合成酶；底物专一性；组合生物合成；酰基转移酶Progressinsubstratespec

2、ificityofpolyketidesynthase　　ABSTRACTPolyketidesynthasescatalyzethesynthesisofcomplexnaturalproductsincludingmacrolideantibioticsfromsimpleprecursorssuchaspropionylCoAandmethylmalonylCoA.Thestructuralandfunctionalmodularityofthesemultienzymesystemshasra

3、isedthepossibilitythatpolyketidebiosyntheticpathwaysmightberationallyreprogrammedbycombinatorialmanipulation.Previousstudieshaveshownthatthechoiceofthesesubstratesisprimarilycontrolledbyindividualacyltransferase(AT)domainswithineachPKSandtheintracellulara

4、cylCoApools.Anessentialprerequisiteforharnessingthisbiosyntheticpotentialisabetterunderstandingofthemolecularrecognitionfeaturesofpolyketidesynthases.Withinthisdecade,avarietyofgenetic,biochemical,andchemicalinvestigationshaveyieldedinsightsintothespecif

5、icityofseveralarchitecturallydifferentpolyketidesynthases.Theresultsofthesestudies,togetherwiththEirimplicationsforbiosyntheticengineering,aresummarizedinthisreview.　　KEYWORDSPolyketidesynthase;Substratespecificity;Combinatorialbiosynthesis;Acyltransferas

6、e聚酮类化合物是一类由聚酮合成酶(polyketidesynthase，PKS)催化合成的结构复杂、用途广泛的天然产物。聚酮合成酶通过催化前体物质进行反复的缩合反应，可以形成多种聚酮体，再经过甲基化、氧化还原、糖基化等修饰反应形成各种各样结构复杂的聚酮类化合物。目前，在微生物中发现的聚酮合成酶主要有两大类：I型聚酮合成酶是以模块形式存在的多功能酶，每一模块含有一套独特的、非重复使用的催化功能域，主要催化合成大环内酯、聚烯及聚醚类化合物，如红霉素糖苷6脱氧红霉内酯B(6deoxyerythronolid

7、eB，6dEB)的生物合成［1］；II型聚酮合成酶为多酶复合体，含有一组可重复使用的单元，主要催化芳香族聚酮类化合物的生物合成，如放线菌紫素等［2］。I型聚酮合成酶和II型聚酮合成酶都包括一个或多个模块，每个模块含有三个关键催化功能位点：β酮酰基硫酯合成酶(βketosynthase，KS)可催化链的延伸；酰基载体蛋白(acylcarrierprotEIn，ACP)为催化过程中的中间体提供一个带有巯基的传输臂；酰基转移酶(acyltransferase，AT)可以结合酰基辅酶A的酰基部分并将其传递给

8、酰基载体蛋白。另外，I型聚酮合成酶的有些模块中还存在以下催化功能域：β酮酰基还原酶(βketoreductase，KR)能够立体特异地将β酮基还原成羟基；脱水酶(dehydratase，DH)能催化β羟基脱水产生β烯脂酰载体蛋白；烯还原酶(enoylreductase，ER)能还原上一步得到的β烯脂酰基载体蛋白［3］。　　自然界中也存在一些结构特殊的聚酮合成酶。Sthapit等XX年从Streptomycescar