1-脱氧野尻霉素的生物合成

【作者】 吴昊； 曾伟； 陈桂光； 梁智群；

【机构】 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室； 广西大学生命科学与技术学院生物工程系；

【摘要】 1-脱氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin,DNJ)是一种天然形成的亚胺糖多羟基哌啶生物碱,最早于1976年在桑叶中发现,因对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶具有强烈的抑制作用而被人们所认识,有研究发现它在治疗糖尿病、高血糖症、艾滋病等代谢性疾病方面具有重要的预防和治疗作用。报道发现的桑叶亚胺糖中,DNJ的含量可以占到50%左右,尽管如此,低含量(桑叶干重的0.1%以下)仍成为其体内外活性评价、构效关系研究和工业化应用瓶颈,且含量受桑叶生长季节、叶龄和生长地域的影响,具有极大的不确定性。微生物具有生长繁殖快、易培养等优点,且产物产量可通过菌株改良、培养基优化、发酵工艺控制等方法提高,因而研究人员逐渐将兴趣转移到筛选微生物源DNJ。目前,己报道的微生物源DNJ生产菌株有芽孢杆菌和链霉菌,然而对于链霉菌如何合成DNJ,尚未有研究报道。本课题组前期从自然生境中分离获得一株淡紫灰链霉菌,对其次级代谢活性产物进行了分离并鉴定为DNJ,运用柱前衍生化高效液相色谱技术检测其产量约为100mg/L。采用前体喂养和同位素示踪技术确定了DNJ合成前体为葡萄糖,并分析了DNJ各部分碳骨架信息,运用液质联用和二级质谱等方法分析和鉴定了胞内与DNJ合成相关的前体、中间体的结构,如2-氨基-2-脱氧-D-甘露醇、野尻霉素及其脱水物,在基础上绘制出DNJ合成路径图(图1):葡萄糖先异构化成果糖,然后经转氨基作用生成2-氨基-2-脱氧-D-甘露醇,之后经氧化生成野尻霉素,野尻霉素经C2-N-C6环化作用成环,而后脱水、氢化形成DNJ。研究结果为基于DNJ生物合成途径针对性发酵调控提供了理论依据,同时也为后续研究DNJ对α-葡萄糖苷酶作用的抑制机理奠定了基础。更多还原