珊瑚共附生放線菌天然產物發現與生物合成研究獲進展

　　近日，中國科學院南海海洋研究所研究員張長生團隊在珊瑚共附生稀有放線菌來源天然產物發現與生物合成研究中取得新進展。相關研究成果以Discovery of Tetronate-containing Kongjuemycins from a Coral-associated Actinomycete and Elucidation of Their Biosynthetic Origin為題，發表在《有機化學通訊》（Organic Letters）上。

　　新型病毒和耐藥病原菌的出現威脅人類生命健康，因此亟需挖掘新型的抗生素資源。珊瑚在自然界中以共生功能體的形式存在。微生物是珊瑚的重要組成部分。珊瑚共附生微生物產生的具有特殊功能的代謝產物（如抗生素和信號分子等），在抵御外界病原菌侵襲，維護珊瑚共生功能體健康生長中具有重要作用，并成為挖掘新型抗生素的重要資源。

　　該團隊基于OSMAC策略（One Strain Many Compounds），對一株于三亞鹿回頭叢生盔形珊瑚Galaxea fascicularis中分離的共附生放線菌Pseudonocardia kongjuensis SCSIO 11457所產生的次級代謝產物開展研究，分離鑒定4個具有新穎骨架的大環內酯化合物kongjuemycins（KJMs）A（1）和B1-B3（2-4），以及4個新的4-羥乙酰乙酸內酯類（tetronates）化合物KJMs C1-C4（5-8）（圖1）。生物活性評價發現1具有抑制三種植物致病真菌如柑橘炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides Penz、蘋果輪紋病菌Physalospora piricola Nose和小麥根腐病菌Bipolaris sorokiniana的活性。

　　進一步，研究通過異源表達確定了KJMs類化合物的生物合成基因簇kjm；利用比較基因組學分析和基因敲除實驗確定了kjm的邊界；結合同位素喂養實驗揭示了P. kongjuensis SCSIO 11457利用多種來源于初級代謝的前體，如乙酰CoA、甘油、L-天冬氨酸和L-賴氨酸等生物合成KJMs類化合物的新策略（圖2）。

　　本研究拓展了大環內酯類和tetronates類化合物的結構類型，為tetronates類化合物的生物合成研究提供了參考，對豐富海洋微生物天然產物庫和探討海洋天然產物生物合成途徑具有重要的科學意義。

　　研究工作得到廣東省海洋經濟發展（海洋六大產業）專項資金項目、海南省重大科技計劃項目、國家自然科學基金和中國科學院王寬誠率先人才計劃“盧嘉錫國際團隊項目”等的支持。

圖1. KJMs 1-8的化學結構

圖2.（A）不同菌株中kjm基因簇的比較；（B）推導的6的生物合成途徑