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“非常规”P450反应拓展天然产物化学空间
——青岛能源所酶工程团队在Natural Product Reports发表封面文章
2017-08-31 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:酶工程团队
    

细胞色素P450(cytochrome P450 enzymes)是一类亚铁血红素硫醇盐(heme-thiolate)蛋白超家族,因其还原态与一氧化碳结合后在450 nm处的特征吸收峰而得名。P450酶广泛存在于动植物和微生物体内,具有底物多样性和催化反应类型多样性的特点,在天然产物生物合成过程中扮演着重要角色,素有多才多艺的舞者之称。

近年来,青岛能源所李盛英团队在P450酶的生化功能、催化机制及蛋白结构等方面开展了系列研究,相关成果发表于:Nat. Chem. (2011), J. Am. Chem. Soc. (2011, 2014), Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2009, 2017), Chem. Biol. (2008), Biotechnol. Biofuels (2014, 2015), Sci. Rep. (2017), J. Biol. Chem. (2006, 2009, 2012, 2016), Appl. Environ. Microbiol (2015)等,受到了国内外同行的广泛关注,近期应邀于天然产物领域权威综述期刊Natural Product Reports(《天然产物报告》)发表题为Expansion of chemical space for natural products by uncommon P450 reactions封面文章,对上述成果及近期文献报道中的非常规”P450反应进行了回顾和展望。

文章首先对天然产物生物合成以及P450酶在此过程中发挥的重要作用进行了介绍,并对经典的P450催化机理进行了概述。随后文章简述了天然产物生物合成过程中P450催化的常规反应类型(羟化、环氧化反应)。接下来,文章重点针对“非常规”P450反应进行了详细综述,该部分内容通过引述近年来发现的P450酶反应相关的新化学New chemistry骨架构建Skeleton construction结构重塑Structure re-shaping)中的经典案例,以独特的反应机理为视角,对“非常规”P450反应在拓展天然产物骨架及结构多样性中发挥的重要作用进行了分类、归纳和总结。值得一提的是,李盛英团队发现P450酶能够通过与其它非还原伴侣的第三方蛋白相互作用而产生新的反应活性,文章对这些新发现首次进行了系统综述。最后,文章对天然产物生物合成过程中非常规”P450酶的催化逻辑进行了提炼总结,并对“非常规”P450反应的未来研究方向和前景进行了展望。

Natural Product Reports 2017年第9期的封面图片中,李盛英团队从底蕴深厚的中国传统文化中选用经典的孙悟空卡通形象及其七十二变技能,形象比拟了P450酶在拓展天然产物结构多样性中发挥的多变作用。

本综述文章及相关系列研究得到了国家自然科学基金委员会“优秀青年基金”(31422002)、山东省自然科学基金“杰出青年基金”(JQ201407)、中国科学院前沿重点研究计划项目(QYZDB-SSW-SMC042)以及研究所一三五重点培育方向项目的资助。封面图片对孙悟空经典卡通形象的使用及修改得到了上海美术电影制片厂的官方授权。(/张兴旺 李盛英  图/王艺霖 杜磊

原文:Nat. Prod. Rep., 2017, 34, 1061. DOI: 10.1039/C7NP00028F

 
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