專利名稱：JadG蛋白在催化角蒽環(huán)芳香聚酮氧化開環(huán)和氨基酸插入反應(yīng)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及JadG蛋白的新用途，具體來說涉及JadG蛋白在催化角蒽環(huán)芳香聚酮氧化開環(huán)和氨基酸插入反應(yīng)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚酮化合物是自然界中廣泛存在的一大類天然產(chǎn)物。其中芳香聚酮主要由II型聚酮合酶合成。芳香聚酮的骨架結(jié)構(gòu)由聚酮合酶通過連續(xù)的克萊森縮合反應(yīng)合成，然后在多種不同的環(huán)化酶和芳化酶的催化下，形成各式各樣的環(huán)骨架。在隨后的后修飾過程中，不同的氧化還原酶、糖基化酶、甲基化酶等對環(huán)骨架進行修飾，得到多種多樣的天然產(chǎn)物。在后修飾的過程中，環(huán)骨架通常是不發(fā)生變化的，然而自然界中也存在一類特殊聚酮化合物，稱為非典型角蒽環(huán)聚酮化合物，在其合成過程中發(fā)生碳一碳鍵的氧化斷裂，原有環(huán)結(jié)構(gòu)部分打開并以不同方式重新成環(huán)，得到獨特的環(huán)骨架結(jié)構(gòu)，其中包括杰多霉素(jadomycin)、褐黃癌菌素(gilvocarcin)、近灰霉素(ravidomycin)和金黃霉素(chrysomycin)。上述化合物推測是由共 同的中間體通過復(fù)雜的氧化后修飾反應(yīng)得到，其中包含碳-碳鍵的斷裂和環(huán)的重排。盡管對非典型角蒽環(huán)聚酮的生物合成已經(jīng)進行了多年的研究，但是發(fā)生碳一碳鍵的氧化斷裂反應(yīng)的底物以及催化該反應(yīng)的酶此前一直未被確認(rèn)。杰多霉素B (jadomycin B)及其配糖體杰多霉素A (jadomycin A)是由委內(nèi)瑞拉鏈霉菌(Streptomyces venezuelae) ISP5230在環(huán)境壓力下產(chǎn)生的非典型角蒽環(huán)聚酮化合物，其結(jié)構(gòu)中包含獨特的五環(huán)骨架結(jié)構(gòu)，推測是由角蒽環(huán)中間體經(jīng)過氧化開環(huán)反應(yīng)得到的。推測的非典型角蒽環(huán)聚酮的生物合成途徑如下:dehydrorabelomycin發(fā)生氧化開環(huán)后，直接產(chǎn)物是具有醛基和羧基的不穩(wěn)定中間體，一方面可以發(fā)生碳鏈的重排和環(huán)的重新形成，得到褐黃癌菌素(gilvocarcin)類化合物和醌那霉素(kinamycin)等不同的四環(huán)結(jié)構(gòu)，另一方面可以與各種天然或非天然氨基酸發(fā)生反應(yīng)，得到獨特的五環(huán)結(jié)構(gòu)(即杰多霉素)，與氨基酸的反應(yīng)沒有選擇性，因而可以引入不同的氨基酸，包括天然和非天然氨基酸、人工合成的氨基酸及其衍生物等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供JadG蛋白在催化角蒽環(huán)芳香聚酮氧化開環(huán)和氨基酸插入反應(yīng)中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了如下(I)或(2)或(3)或(4)或(5)在制備杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物中的應(yīng)用=(I)JadG蛋白；(2) JadG蛋白和JadY蛋白；(3) JadG蛋白、JadY蛋白和JadH蛋白；(4) JadG蛋白和Fre蛋白；(5) JadG蛋白、Fre蛋白和JadH蛋白；所述JadG蛋白為如下(a)或(b): (a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列I的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列I衍生的蛋白質(zhì)；
所述JadY蛋白為如下(c)或(d): (C)由序列表中序列3所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(d)將序列3的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有黃素還原酶功能的由序列3衍生的蛋白質(zhì)；所述JadH蛋白為如下(e)或(f): (e)由序列表中序列5所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(f)將序列5的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列5衍生的蛋白質(zhì)；所述Fre蛋白為如下(g)或(h): (g)由序列表中序列10所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(h)將序列10的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有黃素還原酶功能的由序列10衍生的蛋白質(zhì)。所述杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物具體可為式(I )所示的杰多霉素A。
權(quán)利要求
1.如下(I)或(2)或(3)或(4)或(5)在制備杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物中的應(yīng)用: (1)JadG 蛋白； (2)JadG蛋白和JadY蛋白； (3)JadG蛋白、JadY蛋白和JadH蛋白； (4)JadG蛋白和Fre蛋白； (5)JadG蛋白、Fre蛋白和JadH蛋白； 所述JadG蛋白為如下Ca)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； (b)將序列I的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列I衍生的蛋白質(zhì)； 所述JadY蛋白為如下(C)或(d): (C)由序列表中序列3所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； Cd)將序列3的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有黃素還原酶功能的由序列3衍生的蛋白質(zhì)； 所述JadH蛋白為如下(e)或(f): Ce)由序列表中序列5所示的氨 基酸序列組成的蛋白質(zhì)； Cf)將序列5的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列5衍生的蛋白質(zhì)； 所述Fre蛋白為如下(g)或(h): (g)由序列表中序列10所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； (h)將序列10的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有黃素還原酶功能的由序列10衍生的蛋白質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于:所述杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物為杰多霉素A。
3.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于:所述應(yīng)用中的底物為角蒽環(huán)類化合物。
4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的應(yīng)用，其特征在于:所述應(yīng)用中的底物為dehydrorabelomycin 或 2，3-dehydro-UWM6。
5.將JadG蛋白的編碼基因?qū)胛瘍?nèi)瑞拉鏈霉菌突變株WVR2006得到的重組菌；所述委內(nèi)瑞拉鏈霉菌突變株WVR2006為將序列7所示的雙鏈DNA分子與委內(nèi)瑞拉鏈霉菌突變株DTAP的基因組DNA發(fā)生同源重組得到的重組菌； 所述JadG蛋白為如下Ca)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； (b)將序列I的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列I衍生的蛋白質(zhì)。
6.權(quán)利要求5所述重組菌的發(fā)酵產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求5所述重組菌或權(quán)利要求6所述發(fā)酵產(chǎn)物在制備杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物中的應(yīng)用。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物為杰多霉素A。
9.如權(quán)利要求7或8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述應(yīng)用中的底物為角蒽環(huán)類化合物，具體為 dehydrorabelomycin。
10.JadG蛋白在催化氧化開環(huán)反應(yīng)和/或氨基酸插入反應(yīng)中的應(yīng)用； 所述JadG蛋白為如下Ca)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； (b)將序列I的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能 的由序列I衍生的蛋白質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了JadG蛋白在催化角蒽環(huán)芳香聚酮氧化開環(huán)和氨基酸插入反應(yīng)中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了如下(1)或(2)或(3)或(4)或(5)在制備杰多霉素類五環(huán)結(jié)構(gòu)化合物中的應(yīng)用(1)JadG蛋白；(2)JadG蛋白和JadY蛋白；(3)JadG蛋白、JadY蛋白和JadH蛋白；(4)JadG蛋白和Fre蛋白；(5)JadG蛋白、Fre蛋白和JadH蛋白。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)JadG蛋白通過催化氧化開環(huán)反應(yīng)和氨基酸插入反應(yīng)對化合物進行天然修飾。利用JadG蛋白的這一獨特特性可以進行天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)改造，合成一系列具有新骨架結(jié)構(gòu)和新化學(xué)基團修飾的化合物。
文檔編號C12N9/02GK103233047SQ201210575469
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者楊克遷, 范可強, 潘國輝, 彭曉靜 申請人:中國科學(xué)院微生物研究所