今天給大家分享一下如何合成雷帕霉素,話(huà)不多說(shuō)下面讓我們一起來(lái)了解一下吧。
雷帕霉素生物合成的核心由聚酮合酶1型(PKS)聯(lián)合非核糖體肽合成酶(NRPS)完成。雷帕霉素線(xiàn)性聚酮生物合成的酶域由三種多酶組成,包括RapA、RapB及RapC,共包含了14個(gè)模塊。
這三個(gè)多酶中,RapA完成前4個(gè)聚酮合成鏈延伸,后6個(gè)位于RapB,后4個(gè)位于RapC。然后,線(xiàn)性聚酮合成由NRPS(RapP)修飾,于聚酮合成終端增加L-六氫吡啶羧酸。后,分子環(huán)化,生成前體產(chǎn)物,前雷帕霉素(prerapamycin)。
前雷帕霉素核心大環(huán)通過(guò)5種酶的修飾將終形成雷帕霉素。首先,核心大環(huán)由RapI,腺苷甲硫氨酸依賴(lài)型氧甲基化酶(MTase)修飾,C39甲氧基化。第二,由RapJ,細(xì)胞色素P450修飾,C9加羰基。
第三,另一個(gè)甲基化酶,RapM甲氧基化C16。第四,另一個(gè)P-450,RapN在C27加羥基,并緊接著由不同的甲基化酶,RapQ將C27甲氧基化,終形成雷帕霉素。
負(fù)責(zé)雷帕霉素生物合成的基因已被確定。其具三個(gè)巨型的開(kāi)放閱讀框,分布為rapA、rapB和rapC,其分別編碼巨型復(fù)合酶RapA、RapB和RapC。rapL基因編碼輔酶Ⅰ依賴(lài)賴(lài)氨酸環(huán)化脫氨酶,其可將L-賴(lài)氨酸轉(zhuǎn)化為聚酮合成末端所需的L-六氫吡啶羧酸。
rapP基因嵌于PKS基因之間,并與rapC翻譯耦合。rapC編碼NPRS,其功能為結(jié)合L-六氫吡啶羧酸、鏈末端終止及前雷帕霉素的環(huán)化。
此外,rapI、rapJ、rapM、rapN、rapO和rapQ都已被確定為編碼修飾前雷帕霉素核心大環(huán)的修飾酶。rapG和rapH已被確定為編碼通過(guò)控制PKS基因的表達(dá)來(lái)積極調(diào)節(jié)雷帕霉素合成的酶。
L-賴(lài)氨酸轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-六氫吡啶羧酸的機(jī)理核心大環(huán)的生物合成起始于4,5-二羥環(huán)己基-1-烯羧酸,其來(lái)源于莽草酸途徑。但是,起始化合物在轉(zhuǎn)運(yùn)至模塊1時(shí)失去環(huán)己烷環(huán)。
之后,起始化合物通過(guò)一系列以連接在酰基載體蛋白(ACP)上的丙二?;蚣谆榈孜锏目巳R森縮合反應(yīng)進(jìn)行修飾,每個(gè)聚酮合成反應(yīng)增加2個(gè)碳原子。
每一次縮合后,聚酮將被酶域進(jìn)一步修飾,如消除或脫水。當(dāng)線(xiàn)性聚酮合成完成時(shí),NRPS將會(huì)把由賴(lài)氨酸環(huán)化脫氨酶合成的L-六氫吡啶羧酸結(jié)合至聚酮末端。之后,NSPS環(huán)化聚酮,形成前雷帕霉素。核心大環(huán)之后通過(guò)一系列的甲基化酶甲氧基化及P-450氧化,終生存雷帕霉素。