浙江大學杜藝嶺研究組發表生物合成酶研究成果

2017年6月19日，國際學術權威刊物自然出版集團旗下子刊《Nature Chemical Biology》雜誌在線發表了浙江大學藥學院藥物生物技術研究所杜藝嶺研究員和加拿大英屬哥倫比亞大學合成者的研究論文(A heme-dependent enzyme forms the nitrogen-nitrogen bond in piperazate), 在國際上首次報道了一類催化N-N鍵形成的生物合成酶家族。

天然產物分子及其衍生化合物長期以來是臨床藥物的重要來源。動植物和微生物等作為自然界的「合成化學家」，能夠利用生物催化劑酶來催化合成那些目前通過有機化學反應不能合成、或者需要苛刻反應條件才能得到的具有複雜化學結構和重要生物學活性的分子。因此，對這些天然產物分子合成途徑的挖掘及生物合成酶催化機制的解析，將為理性的生物合成途徑設計與酶催化活性改造奠定基礎。由此基礎上採用現代合成生物學技術手段構建的天然產物衍生物庫也將是藥物發現的重要來源。

在眾多天然產物家族中，化學結構中含有氮-氮(N-N)鍵基團的分子總類超過200種，它們結構多樣，活性特異，是重要的先導藥物分子。雖然距這類分子的發現已超過半個世紀，自然界中N-N鍵的形成機制依然未知，也是目前國際上相關領域的研究熱點。

該生物合成酶家族家族廣泛存在於自然界中，以血紅素為輔因子，負責天然產物重要結構單元Piperazic acid(Piz)中N-N鍵的合成。該發現破解了一個天然產物生物合成領域長期以來的一個未解之謎，為靶向挖掘含有Piz結構單元的天然產物分子提供了一個基因標記，也為後期其他天然產物分子中N-N鍵形成機制的研究提供了一定的啟示。這項研究是杜藝嶺研究員近期在破解天然產物中獨特oxazolinone化學骨架(Nature Chemical Biology, 2016, 12(3):194–199; PNAS, 2015, 112(9):2717-2722)形成機制后，在生物合成和酶催化領域另一項重大突破。

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