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發現一具有雙重催化功能P450氧化酶,合成環己酮萜類天然物的1,3-烯炔官能基

中央研究院生物化學所助研究員-林曉青研究團隊與中研院化學所副研究員-陳榮傑研究團隊的共同合作成果,最新研究鑑定了一類含有1,3-烯炔官能基的環己酮萜類天然物asperpentyn之生物合成途徑,其中解析兩個重要的催化酶,提供了以生合成利用酶工具合成1,3-烯缺的方法,研究已於四月二十八日刊登於國際期刊 「Angewandte Chemie International Edition」。

烯炔官能基在有機合成、材料和藥物研究發展有著廣泛應用,為有機化學的重要官能基之一,目前已有許多化學合成方法可合成烯炔,然而,對於自然界中生物體如何催化烯炔的形成仍了解甚少。因此若能了解1,3-烯炔的生合成以及酶催化機制,將有機會發展酶工具以形成烯炔官能基,在基礎科學與應用價值上皆具有重要意義。

此合作研究團隊確認了在真菌Aspergillus sp. PSU-RSPG185 的asperpentyn生物合成途徑。其中發現了一個獨特的cytochrome P450酶,該酶具有雙重功能,首先催化異戊二烯鏈的脫氫反應形成順式二烯中間體,接著具有炔酶功能,進而生產炔烴,得到1,3-烯炔。本研究更利用有機化學方法合成一系列化合物,作為起始物衍生物以及中間體類似物,進而解析此酶對於1,3-烯炔的生物合成催化機制。另外,此研究也鑑定了一個非典型UbiA異戊二烯基轉移酶,偏好轉移具五個碳的異戊二烯鏈(prenyl chain)至對羥基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid)上,而非轉移典型的聚異戊二烯鏈(polyprenyl chain)。本研究不僅為真菌環己酮萜類的生物合成提供了重要的新見解,同時也提供一個新穎合成方式—以酶工具合成1,3-烯缺。

此研究第一作者為台大生化科學研究所碩士生-陳鈺鎔,以及中研院化學所博士後研究員-Annavareddi Naresh,通訊作者為中研院生物化學所-林曉青助研究員,以及中研院化學所-陳榮傑副研究員,共同作者為中研院生化所生物資訊核心實驗室梁素雲博士、以及中研院生物化學所林俊宏研究員,研究經費源自中央研究院和科技部。

論文名稱: “Discovery of a Dual Function Cytochrome P450 that Catalyzes Enyne Formation in Cyclohexanoid Terpenoid Biosynthesis”

論文網站:https://doi.org/10.1002/anie.202004435

作者群:Yu-Rong Chen, Annavareddi Naresh, Suh-Yuen Liang, Chun-Hung Lin, Rong-Jie Chein*, Hsiao-Ching Lin*

更新時間:2020.05.22

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