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M1152 中不同类型 II 聚酮核心结构的生物合成

Biosynthesis of Diverse Type II Polyketide Core Structures in M1152.

机构信息

Department of Chemistry and Chemical Biology, University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico 87131-0001, United States.

Department of Biochemistry, University of Turku, Turku, FIN-20014, Finland.

出版信息

ACS Synth Biol. 2021 Feb 19;10(2):243-251. doi: 10.1021/acssynbio.0c00482. Epub 2021 Jan 20.

Abstract

Synthetic biology-based approaches have been employed to generate advanced natural product (NP) pathway intermediates to overcome obstacles in NP drug discovery and production. Type II polyketides (PK-IIs) comprise a major subclass of NPs that provide attractive structures for antimicrobial and anticancer drug development. Herein, we have assembled five biosynthetic pathways using a generalized operon design strategy in M1152 to allow comparative analysis of metabolite production in an improved heterologous host. The work resulted in production of four distinct PK-II core structures, namely benzoisochromanequinone, angucycline, tetracenomycin, and pentangular compounds, which serve as precursors to diverse pharmaceutically important NPs. Our bottom-up design strategy provided evidence that the biosynthetic pathway of BE-7585A proceeds via an angucycline core structure, instead of rearrangement of an anthracycline aglycone, and led to the discovery of a novel 26-carbon pentangular polyketide. The synthetic biology platform presented here provides an opportunity for further controlled production of diverse PK-IIs in a heterologous host.

摘要

基于合成生物学的方法已经被用于产生先进的天然产物(NP)途径中间体,以克服 NP 药物发现和生产中的障碍。II 型聚酮(PK-II)是 NP 的一个主要子类,为抗菌和抗癌药物的开发提供了有吸引力的结构。在此,我们使用通用操纵子设计策略在 M1152 中组装了五个生物合成途径,以允许在改进的异源宿主中进行代谢产物生产的比较分析。这项工作产生了四种不同的 PK-II 核心结构,即苯并异色满醌、蒽环、四烯霉素和五角化合物,它们是多种具有重要药用价值的 NP 的前体。我们的自下而上的设计策略提供了证据,表明 BE-7585A 的生物合成途径是通过蒽环核心结构进行的,而不是蒽环糖苷元的重排,并且导致发现了一种新型的 26 碳五角聚酮。这里提出的合成生物学平台为在异源宿主中进一步控制生产多种 PK-II 提供了机会。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3472/8843011/2c38d9d7f933/nihms-1774722-f0002.jpg

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