專利名稱：JadG蛋白在催化角蒽環芳香聚酮氧化開環和氨基酸插入反應中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及JadG蛋白的新用途，具體來說涉及JadG蛋白在催化角蒽環芳香聚酮氧化開環和氨基酸插入反應中的應用。
背景技術：
聚酮化合物是自然界中廣泛存在的一大類天然產物。其中芳香聚酮主要由II型聚酮合酶合成。芳香聚酮的骨架結構由聚酮合酶通過連續的克萊森縮合反應合成，然后在多種不同的環化酶和芳化酶的催化下，形成各式各樣的環骨架。在隨后的后修飾過程中，不同的氧化還原酶、糖基化酶、甲基化酶等對環骨架進行修飾，得到多種多樣的天然產物。在后修飾的過程中，環骨架通常是不發生變化的，然而自然界中也存在一類特殊聚酮化合物，稱為非典型角蒽環聚酮化合物，在其合成過程中發生碳一碳鍵的氧化斷裂，原有環結構部分打開并以不同方式重新成環，得到獨特的環骨架結構，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 同的中間體通過復雜的氧化后修飾反應得到，其中包含碳-碳鍵的斷裂和環的重排。盡管對非典型角蒽環聚酮的生物合成已經進行了多年的研究，但是發生碳一碳鍵的氧化斷裂反應的底物以及催化該反應的酶此前一直未被確認。杰多霉素B (jadomycin B)及其配糖體杰多霉素A (jadomycin A)是由委內瑞拉鏈霉菌(Streptomyces venezuelae) ISP5230在環境壓力下產生的非典型角蒽環聚酮化合物，其結構中包含獨特的五環骨架結構，推測是由角蒽環中間體經過氧化開環反應得到的。推測的非典型角蒽環聚酮的生物合成途徑如下:dehydrorabelomycin發生氧化開環后，直接產物是具有醛基和羧基的不穩定中間體，一方面可以發生碳鏈的重排和環的重新形成，得到褐黃癌菌素(gilvocarcin)類化合物和醌那霉素(kinamycin)等不同的四環結構，另一方面可以與各種天然或非天然氨基酸發生反應，得到獨特的五環結構(即杰多霉素)，與氨基酸的反應沒有選擇性，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。
發明內容
本發明的目的是提供JadG蛋白在催化角蒽環芳香聚酮氧化開環和氨基酸插入反應中的應用。本發明提供了如下(I)或(2)或(3)或(4)或(5)在制備杰多霉素類五環結構化合物中的應用=(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；(b)將序列I的氨基酸序列經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；
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；(d)將序列3的氨基酸序列經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；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；(f)將序列5的氨基酸序列經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；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；(h)將序列10的氨基酸序列經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。所述杰多霉素類五環結構化合物具體可為式(I )所示的杰多霉素A。
權利要求
1.如下(I)或(2)或(3)或(4)或(5)在制備杰多霉素類五環結構化合物中的應用: (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； (b)將序列I的氨基酸序列經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； 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； Cd)將序列3的氨基酸序列經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； 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； Cf)將序列5的氨基酸序列經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； 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； (h)將序列10的氨基酸序列經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。
2.如權利要求1所述的應用，其特征在于:所述杰多霉素類五環結構化合物為杰多霉素A。
3.如權利要求1或2所述的應用，其特征在于:所述應用中的底物為角蒽環類化合物。
4.如權利要求1至3中任一所述的應用，其特征在于:所述應用中的底物為dehydrorabelomycin 或 2，3-dehydro-UWM6。
5.將JadG蛋白的編碼基因導入委內瑞拉鏈霉菌突變株WVR2006得到的重組菌；所述委內瑞拉鏈霉菌突變株WVR2006為將序列7所示的雙鏈DNA分子與委內瑞拉鏈霉菌突變株DTAP的基因組DNA發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； (b)將序列I的氨基酸序列經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。
6.權利要求5所述重組菌的發酵產物。
7.權利要求5所述重組菌或權利要求6所述發酵產物在制備杰多霉素類五環結構化合物中的應用。
8.如權利要求7所述的應用，其特征在于:所述杰多霉素類五環結構化合物為杰多霉素A。
9.如權利要求7或8所述的應用，其特征在于:所述應用中的底物為角蒽環類化合物，具體為 dehydrorabelomycin。
10.JadG蛋白在催化氧化開環反應和/或氨基酸插入反應中的應用； 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； (b)將序列I的氨基酸序列經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。
全文摘要
本發明公開了JadG蛋白在催化角蒽環芳香聚酮氧化開環和氨基酸插入反應中的應用。本發明提供了如下(1)或(2)或(3)或(4)或(5)在制備杰多霉素類五環結構化合物中的應用(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。本發明的發明人發現JadG蛋白通過催化氧化開環反應和氨基酸插入反應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物的結構改造，合成一系列具有新骨架結構和新化學基團修飾的化合物。
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 優先權日2012年10月12日
發明者楊克遷, 范可強, 潘國輝, 彭曉靜 申請人:中國科學院微生物研究所