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聚酮(polyketides)是一类很重要的天然产物,也是一些生物活性物质的来源。光轮层炭壳(Daldinia eschscholzii IFB-TL01,以下简称“TL01”)是本实验室从螳螂肠道中分离得到的,它可以产生包括dalesconol A在内的多种聚酮类生物活性物质。DalesconolA具有显著的免疫抑制活性,且对正常细胞的毒性小。此发现可为新型免疫抑制剂的发现与优化提供重要线索。 仔细分析甄别其化学结构特征发现,dalesconol A很可能由三分子1,8-二羟基萘(dihydroxynaphthalene,DHN)拼合而成的。有趣的是,DHN-黑色素(DHN-melanin)生物合成中间体的基本单元也是DHN。于是我们首先探讨了dalesconol A的合成途径与DHN-melanin途径的关联性。考虑到三环唑是DHN-melanin途径的特异抑制剂,它既可抑制1,3,8-三羟基萘还原酶(trihydroxynaphthalene reductase,T3HNR)的活性,又可抑制1,3,6,8-四羟基萘还原酶(tetrahydroxynaphthalene reductase,T4HNR)的活力。本实验利用三环唑对TL01进行饲喂培养,跟踪dalesconol A及其类似物dihydrosphaerolone,证明了dalesconol A与DHN-melanin的合成途径相似。推测dalesconol A前体之一是1,8-DHN,而dihydrosphaerolone的前体是1,3,8-T3HN(trihydroxynaphthalene)。 对TL01进行自由基清除剂饲喂培养,发现自由基清除剂对其萘酚多聚体的合成有显著影响,说明dalesconol A等萘酚多聚体的聚合过程中会有自由基产生。自由基理论研究表明自由基产生与氧化酶有关,文献报道DHN-melanin前体的聚合有漆酶的参与,又dalesconol A与DHN-melanin的合成途径相似,故本文对TL01可能产生的漆酶进行鉴定,证明该菌含有两个漆酶同工酶且其胞内及胞外蛋白可以使18-DHN产生自由基。 真菌中合成特定的次生代谢产物的基因通常是聚簇在一起。参照此类聚酮合酶基因设计兼并引物,催化萘酚合成的聚酮合酶(polyketide synthase)报道较多,从TL01中扩增获得pksTL基因(全长7559 bp,GenBank登录号:HM545254)。通过基因阻断的方法验证了该基因作用于dalesconolA和黑色素合成,故该酶应是dalesconol A等聚酮化合物合成途径的关键酶。利用GT-AG规则预测pks TL基因读码框为6528 bp,推测其编码2175个氨基酸,包含4个结构域:一个KS、一个AT和两个ACP。又用染色体步移技术扩增了pksTL基因的两侧序列,得到了包含pksTL基因在内的14.3 kb序列。生物信息学分析显示:包括pksTL基因在内共5个读码框,blast搜索发现除pksTL基因外均为未知功能蛋白。 18-DHN兼为dalesconol A和DHN-melanin的前体,本文还以1,8-DHN为底物在酸性条件下用NaNO2引发合成了DHN-melanin,该方法也适用于合成多巴-黑色素(dihydroxy phenylalanine,DOPA-melanin)。利用产羟自由基体系(Fenton-Haber Weiss体系)证明两种黑色素有较强的清除羟自由基的能力。