微生物Seminar专家报告

报告题目： 真菌活性天然产物生物合成机制解析及异源合成研究

报告人：姚永鹏 副研究员

单位：中国科学院微生物研究所

时间：2024年4月19日（周五）下午14：00

报告地点：生命科学研究中心一层报告厅

联系人：王献兵 62733313

报告人简介：

姚永鹏，副研究员。2011年于西北大学获得学士学位，2014年于南开大学获得硕士学位，2018在中国科学院微生物研究所获得博士学位，随后留所工作，任助理研究员、副研究员。主要研究方向为真菌活性天然产物生物合成及合成生物学研究，研究成果以第一、共一或共通讯在J. Am. Chem. Soc., Sci. adv., ACS Catal., Metab. Eng. 等国际高水平期刊发表研究论文11篇，申请或授权国家发明专利5项。主持国家自然科学基金青年基金、国家重点研发计划青年科学家项目子课题各1项。

摘要：麦角生物碱化合物是最重要的天然毒素和临床药用分子之一，既可以造成人类严重的皮肤溃烂和坏疽病，又是临床治疗帕金森症的重要药物。麦角生碱结构中的四元环麦角灵，是该类化合的活性骨架，但中心碳环的生物合成机制一直未被解析。本研究利用构巢曲霉异源表达及体外酶学研究，在烟曲霉中鉴定了一个新颖的双功能的过氧化氢酶EasC，能够利用氧气作为氧化剂，区域和对映体选择性催化两个非活化的sp3 碳形成C-C键，完整地解析了麦角生物碱中心碳环形成机制。EasC代表了一种全新类型的生物催化剂，它是自然界首个同时具有过氧化氢酶和单加氧酶活性的蛋白。在此基础上，我们将麦角生物碱的生物合成途径在构巢曲霉中进行了系统的重构和优化，实现了9种重要麦角生物碱化合物的异源合成，为麦角生物碱类药物绿色制造奠定基础。

大型真菌来源的Clavilactones混源萜具有独特的苯并十元碳环及环氧和五元内酯嵌套结构，展现出良好的抗肿瘤活性。本研究利用酿酒酵母异源表达、酵母微粒体体外催化、分子对接及定点突变、分子动力学模拟以及量子力学计算等方法，解析了Clavilactones混源萜的生物合成全途径，发现一个非典型的PHB-type UbiA异戊烯基转移酶，能够催化底物对苯二酚生成香叶基取代的对苯二酚，并鉴定出底物结合位点的保守残基His和Arg为PHB-type UbiA异戊烯基转移酶分别识别底物对苯二酚和对羟基苯甲酸的门控残基；然后鉴定了一个真菌P450酶通过双自由基反应催化苯并十元碳环的合成；此外，还发现一个多功能P450酶催化多步氧化反应合成环氧和五元内酯嵌套结构，最终实现Clavilactone A的合成。该研究为合成生物学提供新颖的酶学元件，并为真菌大环杂萜类化合物的生物合成及挖掘奠定基础。

欢迎老师同学们参加！