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萜類天然物化學骨架去甲基化的生物合成工具

中央研究院生物化學研究所助研究員林曉青研究團隊最新研究解析了一類含十四個碳之特殊倍半萜天然產物aculenes的生物合成途徑,此研究發現了一系列新穎催化酶並提供萜類骨架衍生化的新工具,研究已於十月十六日刊登於國際期刊 (Angewandte Chemie International Edition)。

在自然界中,去甲基化步驟可見於一些萜類天然物骨架的形成,如固醇類、缺單碳萜類等,然而僅僅只有少數幾種去甲基化的生合成機制被報導。若能了解萜類生合成途徑中參與去甲基化的酶功能和催化機制,將有機會可發展催化碳–碳鍵斷裂的新型催化劑,在基礎科學與應用價值上皆具有重要意義。

daucane (carotane)為骨架的倍半萜(C15)是在植物和真菌常見的一種天然物,由於其多樣的生物活性,目前有許多全合成的相關研究報導。Aculenes是一類daucane倍半萜,其化學骨架為僅有十四個碳的norsesquiterpene (C14),推測是由daucane骨架經由去甲基化衍生而來的獨特結構,其生物合成的途徑以及其中涉及的基因與酶功能仍是未知的。林曉青研究團隊確認了在真菌Aspergillus aculeatus的aculenes生物合成基因群,並解析了aculenes倍半萜的生物合成途徑。其中發現一個萜類環化酶,可合成出具十五個碳骨架的aculenes的前驅物。更重要的是,他們發現了三個cytochrome P450酶,可將環化前驅物進行逐步驟的去甲基化反應。此研究結果不僅為norsesquiterpene (C14)的生物合成提供了重要的新見解,並為萜類骨架衍生化提供了新的酶工具。

此研究第一作者為台大生化科學研究所碩士生李奇芳,通訊作者為林曉青助研究員,共同作者為台大生化科學研究所碩士生陳立訓、台大化學系學生姜承佑、以及中研院生化所研究助理賴貞余,研究經費源自中研院和科技部。

論文名稱: “The Biosynthesis of Norsesquiterpene Aculenes Requires Three Cytochrome P450 Enzymes to Catalyze a Stepwise Demethylation Process”

論文網站:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.201910200

作者群:Chi-Fang Lee, Li-Xun Chen, Chen-Yu Chiang, Chen-Yu Lai, Hsiao-Ching Lin*

更新時間:2019.11.22

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