近日，中国科学院南海海洋研究所研究员张长生团队在珊瑚共附生稀有放线菌来源天然产物发现与生物合成研究中获得新进展。相关成果 “Discovery of Tetronate-containing Kongjuemycins from a Coral-associated Actinomycete and Elucidation of Their Biosynthetic Origin”近日发表于Organic Letters (《有机化学通讯》)。
新型病毒和耐药病原菌的出现严重威胁人类生命健康，因此急需挖掘新型的抗生素资源。珊瑚在自然界中以共生功能体的形式存在，微生物是其重要组成部分。珊瑚共附生微生物产生的具有特殊功能的代谢产物（如抗生素和信号分子等），在抵御外界病原菌侵袭，维护珊瑚共生功能体健康生长中起着至关重要的作用，同时，也成为挖掘新型抗生素的重要资源。
研究团队基于OSMAC策略（One Strain Many Compounds）对一株从三亚鹿回头丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis中分离的共附生放线菌Pseudonocardia kongjuensis SCSIO 11457所产生的次级代谢产物进行研究，从中分离鉴定4个具有新颖骨架的大环内酯化合物kongjuemycins（KJMs）A（1）和B1？B3（2？4）（Organic Letters, 2022, 24, 3482–3487; Supplementary cover article），以及4个新的4-羟乙酰乙酸内酯类（tetronates）化合物KJMs C1？C4（5？8）（图1），生物活性评价发现1具有抑制三种植物致病真菌如柑橘炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides Penz、苹果轮纹病菌Physalospora piricola Nose和小麦根腐病菌Bipolaris sorokiniana的活性。
图1. KJMs 1？8的化学结构
进一步通过异源表达确定了KJMs类化合物的生物合成基因簇kjm；利用比较基因组学分析和基因敲除实验确定了kjm的边界；结合同位素喂养实验揭示了P. kongjuensis SCSIO 11457利用多种来源于初级代谢的前体，如乙酰CoA、甘油、L-天冬氨酸和L-赖氨酸等生物合成KJMs类化合物的新颖策略（图2）。
图2.（A）不同菌株中kjm基因簇的比较；（B）推导的6的生物合成途径
本研究拓展了大环内酯类和tetronates类化合物的结构类型，为tetronates类化合物的生物合成研究提供了参考，对于丰富海洋微生物天然产物库和认知海洋天然产物生物合成途径具有重要的科学意义。
博士方壮杰为本文第一作者，研究员张庆波和张长生为共同通讯作者。该研究得到了广东省海洋经济发展（海洋六大产业）专项资金项目、海南省重大科技计划项目、国家自然科学基金项目和中国科学院王宽诚率先人才计划“卢嘉锡国际团队项目”等资助。
相关论文信息：
1. Zhuangjie Fang, Qingbo Zhang,* Liping Zhang, Jianglian She, Jie Li, Wenjun Zhang, Haibo Zhang Yiguang Zhu, Changsheng Zhang*. Antifungal Macrolides Kongjuemycins from Coral-associated Rare Actinomycete Pseudonocardia kongjuensis SCSIO 11457. Organic Letters, 2022, 24 (19): 3482–3487.
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.2c01089
2. Zhuangjie Fang, Qingbo Zhang,* Weiliang Xiong, Lili Sun, Bin Tan, Mengyi Zhu, Liang Ma, Liping Zhang, Yiguang Zhu, Changsheng Zhang.* Discovery of Tetronate-containing Kongjuemycins from a Coral-associated Actinomycete and Elucidation of Their Biosynthetic Origin. Organic Letters, 2023. DOI:10.1021/acs.orglett.3c02231.
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