真菌来源的马来酐脂环(maleidrides)是一类重要的聚酮类天然产物,具有抗真菌、除草剂等生物活性。它们在结构上的共同特点是一个中等大小的脂环结合1-2个马来酐结构。目前已报道的maleidrides主要有含有9元脂环的nonadrides,8元脂环的octadride和7元脂环的heptadrides。
图片来源:Chem. Sci.
通常情况下,maleidrides的生物合成首先利用聚酮合酶PKS形成单体结构,再利用酮甾异构酶和磷脂酰乙醇胺结合蛋白通过头-投、头-尾、头-侧链等方式结合形成二聚体骨架,再通过各种后修饰形成最终的产物。
图片来源:Chem. Sci.
目前,对八元环octadride的两个代表性的天然产物viburspiran和zopfiellin的了解比九元环nonadrides少得多,不论是生物合成的源头还是其本身的结构,都不完全了解。近期,英国布里斯托大学的Christine L. Willis与Andrew M. Bailey课题组合作,确定了zopfiellin和scytalidin的化学结构。
图片来源:Chem. Sci.
同时,利用同位素喂养实验确定了octadride和nonadrides的骨架来源异同。推测zopfiellin的生物合成前体可能是壬二酸,在失去一个碳原子的情况下进行重排产生相应的八氢吡啶。意味着,scytalidin和zopfiellin可能具有相同的生物合成前体。
图片来源:Chem. Sci.
体内基因敲除实验证实scytalidin和zopfiellin的生物合成前体是deoxyscytalidin(17),同时也发现了合成途径中两个新的中间产物17和19。
图片来源:Chem. Sci.
最后,结合前期工作推测出了scytalidin和zopfiellin的生物合成途径。两种天然产物的生物合成共用前体合成。这项工作也为发现和创造新的抗真菌天然产物提供了理论依据。
图片来源:Chem. Sci.
参考文献:Uncovering biosynthetic relationships between antifungal nonadridesand octadrides
Chem. Sci.
DOI:10.1039/d0sc04309e
原文作者:Kate M. J. de Mattos-Shipley,‡* Catherine E.Spencer, ‡ Andrew M. Bailey* and Christine L. Willis* et al.