研究揭示一種新的環庚三烯酚酮生物合成機制

　　植物內生菌（Endophyte）是指其生活史的一定階段或全部階段生活于健康植物的各種組織和器官內部的真菌或細菌。它們與植物的關系為互惠共生，其代謝產物可能能刺激植物生長發育，提高寄主植物對生物脅迫和非生物脅迫的抵抗能力，使得植物內生菌成為生物防治中有潛力的微生物農藥、增產菌或生防載體菌的重要來源。同時植物內生菌也是目前天然藥物活性分子發現的重要來源。

　　中國科學院昆明植物研究所黃勝雄研究組以此為研究方向，對藥用植物內生菌的次級代謝產物進行了系統性研究。在實驗室成功構建了藥用植物內生菌的分離鑒定、活性篩選、活性化合物提取以及生物合成的研究平臺。從多種藥用植物，如三七、重樓、龍血樹和茶樹等中分離了近2000株植物內生真菌和放線菌，從中發現了多個結構新穎的化合物，例如與云南大學微生物研究所趙立興課題組合作從傳統中藥三七中分離得到內生真菌Penicillium manginii YIM PH30375，并從其發酵液中分離到一種新的聚酮來源的含7個環的聯苯類二聚體化合物Duclauxamide A1。并通過晶體衍射和13C NMR DFT 計算確認了其絕對構型，糾正了duclauxins類化合物長期存在的C-9’R構型的錯誤。研究成果以New Duclauxamide from Penicillium manginii YIM PH30375 and Structure Revision of the Duclauxin Family 為題發表在Organic Letters（2015, 17 , 1146）。

　　最近通過對茶樹（Camellia sinensis）中分離得到的內生放線菌Streptomyces sp. KIB-H033的代謝成分研究，分離得到了具有吡啶環、環戊酮環、環庚三烯酚酮環、呋喃環及吡喃環五環并構的新穎骨架的托酚酮類天然產物羅博盧酮A和B（rubrolone）。而其中的羅博盧酮 B具有一個稀有的苯甲酸-吡啶環內鹽基團。通過ECD譜圖的計算確認了該化合物軸手性。由于自然界含有托酚酮環的天然產物相對較少，而且其環形成的生物合成化學機制研究不夠深入，僅有一篇關于真菌代謝托酚酮類化合物密擠青霉酸（stipitatic acid）生物合成的報道（PNAS, 2012, 109, 7042）的文獻。通過13C-標記的醋酸鹽的喂養實驗初步研究了其生物合成碳原子的來源并推測羅博盧酮獨特的環庚三烯酚酮環結構骨架苷元是由微生物二型聚酮合酶（type-II PKS）參與合成的，其間還經歷了復雜的氧化重排過程。該發現與真菌中托酚酮類化合物密擠青霉酸（stipitatic acid）環庚三烯酚酮環的合成明顯不同，代表著一個全新的環庚三烯酚酮環生物合成的化學機制。研究成果以Tropolone Ring Construction in the Biosynthesis of Rubrolone B, a Cationic Tropolone Alkaloid from Endophytic Streptomyces 為題發表在Organic Letters（2016, 18, 1254）。論文發表后，該研究還被綜述雜志Natural Product Reports（Nat. Prod. Rep., 2016, 33, 742）評選為熱點研究化合物（Hot off the Press）。

　　以上研究得到國家自然科學基金項目（21372230, 81522044, 81302669）、云南省高端科技人才計劃（2013HA022）和云南省應用基礎研究計劃（2015FB175）以及中組部青年千人計劃等基金資助。