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吴边研讨组在Biotechnology Advances颁发微生物催化氮杂环分解的综述

作者: 宣布时候:2021.08.27 文章来历:

  碳和氮是品貌最高的焦点性命元素,探讨生物体系内的碳氮成键反映可为性命发源和生物代谢路子演变与调控机制等严重迷信题目供给线索。氮杂环化合物作为碳氮成键反映的主要产品范例,普遍到场了生物的遗传与代谢;同时也被利用于医药、农业和食物等诸多财产范畴(图1)。据统计,今朝环球销量前200的药物中,约有三分之二含有氮杂环官能团。鉴于氮杂环的主要性,微生物学家一向在摸索该类化合物的生物分解机制与野生分解路子的设想。 

 

  

 

  1 a)天然产品、(b)天然药物、(c)分解药物中的典范氮杂环

  中国迷信院微生物研讨所吴边研讨员在国度天然迷信基金优异青年迷信基金名目的帮助下起头微生物碳氮成键酶的机制剖析与功效重塑的研讨。最近几年来,他的团队在微生物催化氮杂环分解标的目的取得了系列原始立异功效。他们将氨基酸分解路子与芬芳化合物氧化路子停止偶联,利用分解生物学道理,设想出了间接从根本生物质料葡萄糖到芬芳类氮杂环化合物的新型野生分解路子,并构建出了响应的野生分解微生物组,为分解生物学与微生物组学的融会利用供给了新的体例和思绪(Adv. Sci. 2020, 2001188)。 

  他们利用计较机设想的体例,经由进程邃密的氢键调控,重构了完全的酶活性中间连系地区,从而冲破了生物体系内氢胺化反映非天然底物没法兼容的瓶颈,胜利缔造出了超广谱氢胺化平台,并由此设想出内酰胺环的级联分解反映(Nat. Catal. 2021, 364)。他的团队还与微生物研讨所的陈义华研讨员的团队协作,经由进程引入次级代谢催化元件的体例,对性命氧化复原进程的焦点氮杂环份子NAD的重新分解机制停止领会答,为性命焦点代谢路子之间的解偶联供给了新思绪(Adv. Sci. 2021. 2004632)。 

  近期,该团队与天津产业生物手艺研讨所江会锋团队协作在《Biotechnology Advances》上颁发综述论文,总结了微生物催化分解氮杂环范畴的最新停顿和将来趋向。此综述起首对天然氮杂环化合物成环的关头酶停止了归结与梳理,以后对转氨酶、亚胺复原酶、单胺氧化酶等产业酶到场的氮杂环成环反映,和野生设想的多酶与化学酶法分解路子停止了总结。最初,对微生物催化分解氮杂环的今朝所面对的范围停止了简述,并对将来的成长远景提出了响应看法。 

  最近几年来,受害于微生物基因信息大数据发掘、酶工程与分解生物学所带来的手艺反动,氮杂环化合物分解的酶学机制日趋清楚,可用于氮杂环分解的酶数目明显增添,分解体例不再范围于单一酶催化反映,起头向庞杂代谢路子成长。但是,范畴内一向以来并不响应的综述予以总结。该综述体系总结了相干研讨与迷信瞻望,为微生物催化氮杂环分解范畴的成长供给了撑持。 

  中国迷信院微生物研讨所吴边研讨组的丰婧博士和中国迷信院天津产业生物手艺研讨所江会峰研讨组的耿文超博士后为该综述的配合第一作者,吴边研讨员为通信作者。该综述的撰写取得了国度重点研发打算分解生物学专项(2018YFA0901600)、国度天然迷信基金优异青年基金名目(31870055)、中国迷信院计谋生物质源办事收集打算生物质源衍生库(KFJ-BRP-017-58)、中国迷信院前沿迷信研讨打算“从0到1”原始立异名目(ZDBS-LY-SM014)的帮助。 

  
 

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