安丝菌素聚酮合酶模块2中脱水酶结构域的生化功能

[目的]I型聚酮合酶(Polyketide synthase,PKS)模块中不同的修饰是聚酮类化合物结构多样性的重要原因之一.抗癌药物安丝菌素化学结构中C11-C14区域存在特殊的双键迁移结构,可能与聚酮合酶模块2或者3中脱水酶结构域(Dehydratase,DH)的催化密切相关,本研究通过探究聚酮合酶模块2中DH结构域(Ansa DH2)的生化功能,确定其在安丝菌素聚酮链延伸过程中的脱水功能.[方法]本文以安丝菌素产生菌Actinosynnema pretiosum subsp, pretiosum ATCC 31280为研究材料,首先,对安丝菌素聚酮合酶模块中的4个不同DH结构域进行了生物信息学分析;然后,利用化学方法合成了Ansa DH2的底物类似物waq-1,建立和优化了Ansa DH2的体外生化反应体系;并利用ESI-MS2的方法鉴定了Ansa DH2催化形成的终产物的结构,确定了Ansa DH2在安丝菌素聚酮链延伸中的α-β脱水作用;最后,通过定点突变的策略,对Ansa DH2的关键氨基酸进行了鉴定.[结果]通过生物信息学分析显示Ansa DH2和Ansa DH3与已报道的催化双键迁移的DH结构域进化关系近;通过六步线性化学反应合成了Ansa DH2底物类似物waq-1,终产率为17.81％;建立并优化了Ansa DH2的生化反应条件,使36h的底物转化率达到45％;通过对Ansa DH2催化形成的终产物的结构鉴定,证明安丝菌素聚酮链延伸过程中Ansa DH2催化底物类似物发生了α-β脱水;最后,氨基酸的定点突变证明了Ansa DH2第48位的组氨酸(H)是脱水活性的必需氨基酸.[结论]本研究证明了Ansa DH2具有催化α-β脱水的功能,丰富了DH结构域的研究,为后续研究安丝菌素聚酮链延伸过程中的双键迁移奠定了基础.