论文题为“细菌中C-核苷类最小霉素与天然蓝色素的偶联生物合成”(Divergent Biosynthesis of C-Nucleoside Minimycin and Indigoidine in Bacteria)”,武大研究生孔丽媛、徐顾丹与刘小琴为共同第一作者,陈文青副教授为通讯作者。
最小霉素(Minimycin)是一类结构简单但具有显著抗细菌及抗肿瘤活性的独特C-核苷类抗生素,也是临床核苷类药物研究和发现的重要先导化合物之一。长期以来,科学家们一直在追踪该抗生素的生物合成机制,但其机理探究始终悬而未决。
陈文青课题组另辟蹊径,从最小霉素基因簇的克隆入手,揭示出一个非核糖体肽合成酶负责最小霉素生物合成的起始步骤,并意外发现该蛋白同时负责Indigoidine的生物合成。Indigoidine是上世纪60年代被发现的一种天然蓝色素,相关研究已经证实该色素合成基因在自然界中的分布具有“令人难以想象”的广泛性,不仅如此,Indigoidine将有望成为新一代“绿色”生物染料。但科学家们从未想象到Indigoidine会与最小霉素的生物合成相偶联。
该项研究同时破解了最小霉素生物合成中细胞内一种奇妙的自我保护机制:即胞内绝大部分最小霉素单磷酸经去磷酸化酶MinCN作用下生成最小霉素,并被转运蛋白MinT转运到胞外,从而大大缓解胞内最小霉素单磷酸的毒性作用。少量残余的最小霉素单磷酸在尿嘧啶磷酸核糖转移酶MinD催化形成的大量尿苷单磷酸的竞争下,失去了结合靶位点的能力,由此实现了宿主细胞的自我保护。