[发明专利]一类四环二萜类化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类四环二萜类化合物，包含化学分子式为C₂₀H₃₂的委内瑞拉烯A和化学分子式为C₂₀H₃₀O的委内瑞拉烯B；该化合物通过委内瑞拉烯A与B的生物合成基因簇的自体沉默基因簇激活和异源表达该基因簇的方式，实现了委内瑞拉烯A和B生物合成基因簇中的基因在链霉菌及大肠杆菌中的表达，整个操作过程简单，工艺成熟，成本低廉，环境友好。本发明获得的产物委内瑞拉烯A和委内瑞拉烯B有望应用到食品、香料、医药化工等领域。

技术领域

本发明属于天然产物化学，生物化学与分子生物学及基因工程领域，具体的讲，涉及一类四环二萜类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

迄今为止，超过80,000种萜类化合物从人，动物，植物以及微生物中被发现。萜类化合物由多个异戊二烯结构单元组成，代表最大的一类天然产物^[1,2]。一般而言，萜类化合物的母核结构(萜烯)的生物合成由萜类合酶催化有限碳链长度的聚异戊烯基焦磷酸(C5n，n＝2，3，4等)的环化得到含多环及诸多手性中心的复杂碳氢骨架^[3,4]。如，单萜由香叶基焦磷酸(C10)环化得到，倍半萜由法尼基焦磷酸环化(C15)得到，二萜由香叶基香叶基焦磷酸(C20)环化得到等。进一步，经过细胞色素P450酶，FAD依赖的氧化酶，甲基、酰基及糖基转移酶等后修饰酶的催化作用，形成结构骨架及理化性质更为复杂多样的化合物^[2]。萜类化合物生理活性丰富多样，如抗肿瘤、抗疟疾、抗菌、抗病毒、抗炎、免疫抑制等，在医疗保健、食品、化妆品、农药、兽药、化工等领域具有广泛的应用价值和前景，与人们的生活生产密不可分^[5,6]。典型的萜类化合物代表如，“诺奖分子”抗疟疾药物青蒿素^[7]；具有强抗肿瘤活性的临床候选药物的紫杉醇^[8]；人类及哺乳动物不可或缺，广泛参与到体内生长发育及代谢调节的类固醇激素^[9]；广泛存在传统中药中的活性甾体皂苷类化合物^[10]。并且，植物来源的天然色素、香味剂多为萜类化合物，因此其在食品，香精香料工业具有广泛应用^[11]。例如，常用的天然色素β-胡萝卜素、番茄红素、虾青素等；食品增味剂薄荷醇、甜菊糖苷等；香精香料定香剂降龙涎醚等。

然而，由于资源及技术限制，尤其是植物(萜类化合物的主要来源)存在生长周期长、萜类化合物产量低、获取成本高昂的缺点，人们直接从自然界中获取新颖骨架的萜类化合物来服务生产生活越来越困难。同时，传统的化学合成的方式获取新的萜类化合物存在反应步骤多、催化选择性差、条件不够温和以及污染环境等缺点，更关键的是其获得全新结构骨架的能力有限。近些年来，随着基因组测序技术及生物信息学的快速发展，人们发现微生物也具备可观的萜类化合物生产潜力。因此，通过针对单个微生物的全基因组分析，采用生物化学、分子生物学与天然产物化学相结合的策略，成为了挖掘新颖的萜类化合物以供基础和应用科学研究的重要手段^[12]。

委内瑞拉链霉菌(Streptomyces venezuelae ATCC 15439)作为天然产物生物合成研究领域的模式菌株，其高质量全基因组数据已发布(GenBank：CP013129)，且其次级代谢产物丰富、遗传操作体系完备。然而，检索发现目前国内外尚无任何关于通过自体的沉默基因激活的方法表达委内瑞拉链霉菌(Streptomyces venezuelae ATCC 15439)中委内瑞拉烯的生物合成基因簇(GenBank：MN508361)中的基因来生产萜类化合物尤其是委内瑞拉烯A或委内瑞拉烯B，或者通过大肠杆菌中异源表达的方法表达委内瑞拉链霉菌(Streptomyces venezuelae ATCC 15439)中委内瑞拉烯的生物合成基因簇中的基因来生产萜类化合物尤其是委内瑞拉烯A或委内瑞拉烯B，及其分离纯化的报道。

参考文献