核苷类抗生素的糖基脱氧机制研究文献综述

 2022-12-03 18:37:31
  1. 项目的意义、内容及方案进度

许多天然产物都包含结构各异的脱氧糖基,这些特殊糖基的存在能够改变或增强天然产物母核的生物活性。因此,全面了解脱氧糖形成中的脱氧机制至关重要,有助于开发新的脱氧糖生物合成或酶催化制备途径。本项目在前期研究中,发现了含有特殊的C-4rsquo;脱氧的支链九碳糖的阿米波霉素(Amipurimycin)的生物合成基因簇,并同时发现了结构相似然而糖基C-4rsquo;非脱氧的三原霉素(Miharamycins)的基因簇,通过基因簇对比,我们初步归属了可能负责脱氧过程的基因。本项目即在此基础上,通过一系列体内、体外实验重现该脱氧过程,并解析其催化机制。目前项目已经做了初步的基因异源表达实验,并完成了关键蛋白的表达和纯化。

  1. 相关文献综述

(1)抗生素的研究进展

抗生素是由微生物或高等动植物在生命活动中所产生的能够影响细胞功能和具有杀菌或抑菌效果的物质。大多数现有的抗生素都是从天然产物中提炼出来,对细胞具有多向性、复杂性的作用,并且往往有多个分子靶点。如beta;-内酰胺类抗生素倾向于靶向细菌细胞壁、DNA或核糖体。beta;-内酰胺类抗生素通过与青霉素合成蛋白-PBP结合阻碍其活性而以知细菌细胞壁的合成而发挥抗菌作用。但是随着抗生素在人类和动植物中的大量使用,使得自然界中的微生物或多或少对所使用的抗生素产生了耐药性,并且这一现象得到了越来越多的关注。耐药性的产生会给临床治疗疾病造成困难。

所谓细菌的耐药性分为两类,一类是细菌的固有耐药性,另一类是获得性耐药性。固有耐药性,是指细菌本身对特定的抗生素具有耐药性。获得性耐药性则是指抗生素自身产生染色体变异或通过基因的水平转移而具有获得耐药性。

(2)核苷类抗生素的研究进展

核苷类抗生素是一系列通过微生物次级代谢途径产生的次级代谢产物。在结构上,核苷类抗生素是一系列结构多样包含核苷以及核苷酸的大分子。在生物活性方面,核苷类抗生素具有抗菌活性、抗真菌活性、抗肿瘤、抗病毒、免疫刺激性等活性。因为核苷和核苷酸在大多数细胞代谢途径中起到诸如载体、能量供体、第二信使和酶的辅因子等多样性的功能,所以核苷类抗生素能够显示如此多的生物活性并不稀奇。核苷类抗生素是一类具有潜在调控细胞生长和分化各个方面活性的物质。

(3)核苷类抗生素的糖基脱氧机制研究进展

①3,6-二脱氧-L-阿拉伯-己糖的生物合成过程中,CDP-4-氧代-6脱氧葡萄糖的三位羟基不可逆的被脱去是由于多种酶相互协同催化的酶促反应,其中包括吡哆胺-5rsquo;-磷酸以及【2Fe-2S】作为辅因子的酶E1和NADH依赖的还原酶E3。

②在研究榴菌素的生物合成的时候,Draeger等人报道了脱水酶(Gra Orf 27)和还原酶(Gra Orf26)催化形成了稳定的TDP-4-氧代-2,6-双脱氧己糖产物。生物合成中大多dTDP脱氧糖是围绕2,6-双脱氧己糖或者2,3(4),6-三脱氧己糖构建的。其中的关键步骤就是己糖C-2rsquo;羟基和C-3rsquo;位的羰基官能团的生成。催化这类反应的酶大部分均由2,3-脱水酶负责。

③维生素B12依赖的甘油脱水酶

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