Highly regioselective glycosylation of xylosyl-containing taxanes by Enterobacter cloaceae
- 作者
- Kang Wang, Jianhua Zou, Ridao Chen, Dan Xie, Xin Liu, Jungui Dai
- 单位
- 中国医学科学院北京协和医学院药物研究所，天然药物活性物质与功能国家重点实验室；北京市西城区先农坛街1号，北京100050
- 杂志
- Fitoterapia（2012）
- DOI
- 10.1016/j.fitote.2012.11.006
- 所属领域
- 生物催化
- 关键词
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解决的核心问题
天然产物紫杉烷类化合物糖基化区域选择性差的问题，以及如何通过微生物催化获得新的二糖紫杉烷衍生物
研究策略
利用阴沟肠杆菌（Enterobacter cloaceae CGMCC 1.181）整细胞催化三种7-木糖基紫杉烷底物（1-3），在温和条件下实现木糖基4位OH的高区域选择性葡萄糖基化，同时伴随去木糖基化反应；通过两阶段发酵、色谱分离和波谱分析鉴定新产物
核心内容
该研究利用阴沟肠杆菌CGMCC 1.181整细胞催化三种7-木糖基紫杉烷底物，在温和条件下实现了木糖基4位羟基的高区域选择性葡萄糖基化，首次报道了酶法延长紫杉烷糖链并合成二糖紫杉烷衍生物。通过两阶段发酵、色谱分离及波谱分析，鉴定出三个新化合物4–6，均为在木糖基4''-OH引入α-D-葡萄糖所得，产率分别为3.0%、5.2%和4.6%；同时伴随去木糖基化反应生成水解产物7–9，产率7.0%–9.3%，底物回收率约47%–50%。细胞毒性测试显示，C-7位单糖或二糖基团均显著降低紫杉烷活性，如对BGC-823细胞系，化合物1–6的IC50为0.35–0.99 μM，而去糖基化产物7–9为0.02–0.1 μM，紫杉醇为0.007 μM，但糖基化与去糖基化对活性影响差异不大。这是肠杆菌属介导天然产物糖基化的首例，为紫杉烷类化合物糖基化修饰提供了新途径。
创新点
首次报道酶法延长紫杉烷类化合物糖链并合成二糖紫杉烷；首次发现阴沟肠杆菌介导的天然产物糖基化反应；实现了7-木糖基紫杉烷木糖基OH-4的高区域选择性糖基化
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Enterobacter cloaceae CGMCC 1.181 | 紫杉烷类生物转化 | — | — | 催化 | 整细胞催化7-木糖基紫杉烷木糖基OH-4位区域选择性葡萄糖基化，推测存在糖基转移酶活性 |
| Enterobacter cloaceae CGMCC 1.181 | 紫杉烷类生物转化 | — | — | 催化 | 同时催化7-O-木糖基键的水解去除木糖基，推测存在木糖苷酶/木糖基酶活性 |
关键发现
- 三个新的二糖紫杉烷化合物4-6均由底物1-3经E. cloaceae催化在木糖基4''-OH引入α-D-葡萄糖而得，产率分别为3.0%（4，8.0 mg）、5.2%（5，6.1 mg）、4.6%（6，8.1 mg）
- 同时产生去木糖基水解产物7-9，产率分别为7.6%（15.0 mg）、9.3%（8.0 mg）、7.0%（9.1 mg）
- 底物回收率1为47.8%（110 mg）、2为50.0%（50 mg）、3为46.7%（70 mg）。化合物4-6的HR-ESIMS分别为m/z 1106.4174 [M+H]+（C56H68NO22，计算值1106.4227）、1084.4305 [M+H]+（C56H70NO22，计算值1084.4384）、1100.4618 [M+H]+（C55H74NO22，计算值1100.4697）。细胞毒性结果表明，C-7位单糖或二糖基团均降低紫杉烷活性，如对BGC-823细胞系，1-6的IC50为0.35-0.99 μM，而7-9为0.02-0.1 μM，紫杉醇为0.007 μM
- 但糖基化与去糖基化对活性的影响差异不大
研究结论
阴沟肠杆菌CGMCC 1.181能同时催化7-木糖基紫杉烷的去木糖基化和区域选择性糖基化，生成新型的7-O-[α-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-β-D-吡喃木糖基]紫杉烷衍生物；这是首次报道酶法合成二糖紫杉烷，也是肠杆菌属介导天然产物糖基化的首例，为紫杉烷类化合物的糖基化修饰提供了新途径