【Angew. Chem. Int. Ed.】β-氧化途径产生生物活性苯乙烯吡喃酮

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吡喃酮是一类含不饱和六元环、一个氧原子和一个酮官能团的氧杂环化合物,主要以α-吡喃酮(2-吡喃酮)和γ-吡喃酮(4-吡喃酮)两种异构形式存在。α-吡喃酮是自然界中大量存在的各种生物活性代谢物的重要基础部分。特别是,最常见的报道是活性4-羟基-α-吡喃酮,其C-3C-6位置被各种取代基取代。


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图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.



在生物合成途径中,天然存在的具有生物活性的α-吡喃酮主要由聚酮合酶(PKS)通过迭代脱羧克莱森缩合步骤合成。



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然而,PKS催化途径受制于其低能效和较差的碳原子经济性。在脱羧缩合过程中,乙酰辅酶A合成常用的延长单元丙二酰辅酶A会导致额外的ATP消耗,而碳链延长过程中的脱羧会导致二氧化碳的损失。与PKS催化相反,最近报道的基于硫酶的聚酮类生物合成可以直接使用乙酰辅酶A作为延长单元,通过非脱羧克莱森缩合形成α-吡喃酮三乙酸内酯,从而使产品以最大能量和碳原子效率合成。事实上,硫酶催化碳-碳键形成的能力与逆向β-氧化途径结合已被用于合成醇和羧酸。



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为了研究这一合成过程,近期,Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection BiologyVito Valiante课题组通过发现的一些与大肠杆菌中脂肪酸β-氧化途径相关的酶,即辅酶A连接酶FadD和硫酶FadAFadI,利用这些不同连接酶提供的各种前体探索了硫酶催化的底物范围。结果表明,降解性硫酶FadAFadI具有广泛的底物特异性,可以使用广泛的起始单元合成α-吡喃酮。



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随后,在深入表征不同辅酶A连接酶的底物混杂性后发现,大肠杆菌中的长链脂肪酸辅酶A连接酶FadD也能够酯化一些苯丙酸衍生物。有了这一点,在大肠杆菌中简单地通过过表达FadDFadAFadI,能够成功地生产生物活性苯乙烯吡喃酮,揭示了生产此类生物活性化合物的替代途径。



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参考文献:Intrinsic Ability of the β-Oxidation Pathway To Produce Bioactive Styrylpyrones

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI10.1002/anie.202206851

原文作者:Ying Huang, Sandra Hoefgen, Fabio Gherlone, and Vito Valiante*



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