STUDIES ON THE BIOSYNTHESIS OF TERREYCYCLIC ACID A, AN ANTITUMOR ANTIBIOTIC FROM ASPERGILLUS TERREUS
- 作者
- JOHN M. BEALE, Jr., ROBERT L. CHAPMAN, JOHN P. N. ROSAZZA
- 单位
- Division of Medicinal Chemistry and Natural Products, College of Pharmacy, University of Iowa, Iowa City, Iowa 52242, USA
- 杂志
- Journal of Antibiotics（1984）
- DOI
- 10.7164/antibiotics.37.1376
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
确定抗肿瘤倍半萜类抗生素terrecyclic acid A的生物合成途径，验证其是否经由异戊二烯途径组装，并排除聚酮参与的可能性。
研究策略
采用13C标记的乙酸和甲羟戊酸作为前体喂饲Aspergillus terreus培养物，通过13C NMR分析标记模式，结合放射性同位素示踪和HPLC纯化。
核心内容
该研究通过前体喂饲实验结合核磁共振与放射性示踪技术，解析了抗肿瘤抗生素terrecyclic acid A在土曲霉中的生物合成途径。研究者向Aspergillus terreus NRRL 11156培养物中分别添加[1,2-13C2]乙酸和[2-13C]甲羟戊酸，利用13C NMR分析标记模式。双重标记实验显示产物中出现6对自旋耦合碳信号和3个非耦合富集碳，证明该倍半萜完全由三个异戊烯单元经法尼基焦磷酸途径组装，排除了聚酮途径参与。放射性标记实验表明甲羟戊酸掺入效率是乙酸的3倍，比活分别为2.55和1.06 μCi/μmol，掺入率6.0%对2.0%。值得注意的是，[2-13C]甲羟戊酸实验中C4位富集倍数高达12.4，而C8和C12仅约4.8，提示可能存在两个不同的异戊烯基前体库。发酵优化后产量达到350 mg/L以上。该工作明确了terrecyclic acid A的萜类合成路线，为后续通过前体供给工程提升产量提供了代谢靶点依据。
创新点
利用[1,2-13C2]乙酸双重标记实验证明terrecyclic acid A完全由三个异戊烯单元经FPP途径合成，排除了聚酮途径；通过[2-13C]甲羟戊酸的高富集倍数（C4为12.4）提示可能存在两个不同的异戊烯基前体库。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Aspergillus terreus NRRL 11156 | 萜类生物合成途径（甲羟戊酸途径-法尼基焦磷酸-倍半萜） | — | — | 催化 | 用于生产terrecyclic acid A，通过同位素标记前体喂饲研究其生物合成 |
关键发现
- 从[2-13C]甲羟戊酸实验中，C4富集倍数达12.4，而C8和C12分别为4.8和4.9；[1,2-13C2]乙酸实验产生6对自旋耦合碳信号（1-8a, 3-3a, 5-5a, 6-7, 10-11）和3个非耦合富集碳（4, 8, 12）；放射性标记表明甲羟戊酸掺入效率是乙酸的3倍（比活2.55 vs
- 06 μCi/μmol，掺入率6.0% vs
- 0%）；发酵优化后terrecyclic acid A产量达350 mg/L以上。
研究结论
Terrecyclic acid A的生物合成完全经由异戊二烯（甲羟戊酸）途径，由三个异戊烯单元缩合为法尼基焦磷酸，再经环化及重排形成倍半萜骨架，且每个异戊烯单元的掺入基本等效。