[发明专利]高活性苯丙素类衍生物的定向设计及其生物合成方法

说明书

本发明公开了一种高活性苯丙素类衍生物的定向设计及其生物合成方法。该设计方法利用氨基肉桂酸作为苯丙素类化合物的合成前体，并利用计算机辅助设计对所获得衍生物与靶蛋白进行对接来评价其生物活性高低。本发明主要涉及三个高活性苯丙素类衍生物，氨基双去甲氧基姜黄素(Csubgt;19/subgt;Hsubgt;18/subgt;Nsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;)、氨基白藜芦醇(Csubgt;14/subgt;Hsubgt;13/subgt;NOsubgt;2/subgt;)及氨基柚皮素(Csubgt;15/subgt;Hsubgt;13/subgt;NOsubgt;4/subgt;)，结构分别为：本发明构建了可生产该类衍生物的大肠杆菌工程菌，并进行发酵及分离纯化。本发明中所采用的设计策略为天然产物的定向设计及生物合成提供了借鉴。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种高活性苯丙素类衍生物的定向设计及其生物合成方法；尤其涉及一种定向设计高活性苯丙素类衍生物的方法，和获得的高活性衍生物以及相关高产菌株的构建方法。

背景技术

苯丙素类化合物由于具有较好的抗炎、抗心脑血管疾病、抗肿瘤、抗氧化以及其他众多保健活性，而备受人们的关注。因此使用该类化合物的结构作为先导化合物，去合成活性更好的化合物吸引了众多研究者。在早期的研究中，科学家采用化学合成的方式对这一类化合物进行改造。一方面，某些化学反应条件比较苛刻，导致反应的难度高得率低；另一方面，对于某些结构比较复杂的分子，难以使用化学合成的手段进行再改造。

近些年，随着合成生物学的发展，越来越多的研究人员采用生物合成的方式去获得相关的衍生物。但大部分情况下，利用合成生物学的方法进行衍生物的合成并没有靶向性，即合成的大部分化合物可能并不具备比原始化合物更优良的活性，这会造成实验资源和人力的浪费。因此，将计算机辅助定向设计小分子药物与合成生物学的方法相结合，会为高活性天然产物衍生物的合成带来很大的导向性和便利性。

而发展苯丙素类化合物的初衷，实为获得活性更高的化合物。虽然在之前的各种研究中也有一些衍生物的合成及获得，但这些衍生物的生物活性并没有得到有效的检测。因此，通过将计算机辅助药物设计来指导合成生物学的方法，能够有效地指导人们更精准的获取更高活性的相关衍生物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性苯丙素类衍生物的定向设计及其生物合成方法。该方法为合成生物学在合成天然化合物衍生物的应用上提供了新思路。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明涉及一种高活性苯丙素类衍生物的定向设计方法，所述方法包括如下步骤：

(1)获得苯丙素类化合物合成前体的结构类似物；

(2)根据所述结构类似物构建苯丙素类衍生物的结构；

(3)利用计算机辅助，将构建的苯丙素类衍生物的结构与目标靶蛋白进行分子对接，预测其活性高低。

具体来说：1)挖掘出天然存在的非常见芳香类氨基酸。根据苯丙素类化合物合成前体的结构特征，以及挖掘出的相关非常见芳香类氨基酸的合成生物学进展，最终确定以对氨基苯丙氨酸为可能的合成砌块。该氨基酸的生物合成途径存在于委内瑞拉链霉菌及橙色束丝放线菌等一系列菌中。

2)对氨基苯丙氨酸可以作为苯丙氨酸裂解酶(PAL)的识别底物，形成对氨基肉桂酸(NCIN)。最终确定以对氨基肉桂酸为本发明的合成前体。

3)根据合成前体的结构特征，推测出可能合成的最终衍生物的结构。并利用计算机辅助药物设计技术，通过将苯丙素类化合物及其衍生物与相应靶蛋白进行分子对接，比较其生物活性的高低。

作为本发明的一个实施方案，步骤(2)中使用对氨基肉桂酸(NCIN)作为合成前体，构建氨基的苯丙素类衍生物。