Биосинтез биоактивных терпенов

Исследование морских кораллов привело к открытию новой энзимной системы, ответственной за формирование уникальных биологически активных соединений, известных как бифлораны (серрулатаны). Эти молекулы характеризуются двойным 6-кольцевым строением с примененной пренильной боковой цепью, что обуславливает их противовоспалительное, противомалярийное и противоопухолевое действие.
Биосинтез биоактивных терпенов
Изображение носит иллюстративный характер

Биотрансформация бифлоранов занимает особое место в современной химии природных продуктов, поскольку их производство традиционно связано с добычей из редких морских организмов, включая кораллы, губки и растения. Ограниченное знание о механизмах формирования их сложного скелета до настоящего времени тормозило развитие методов синтетической биологии в данной области.

Ранее изучены лишь отдельные терпен-синтазы, однако молекулярный механизм формирования морского бифлоранового скелета оставался неопределённым из-за отсутствия достаточного количества структурных данных, что подтверждается наличием всего одного кристаллического образца коральной терпен-синтазы.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, коллектив учёных во главе с Сюй Баофу из Шанхайского института материальной медицины Китайской академии наук, совместно с Го Юэвэем (SIMM, CAS), У Жуйбо из Университета Сунь Ят-сена и Ван Чэнъюаном из Шанхайского института иммунитета и инфекционных заболеваний (CAS), использовал комплекс методов: геномный поиск, энзимологический анализ, маркировку дейтерием и фтором, кристаллографические исследования, вычисления по схеме QM/MM и мутационные эксперименты.

Анализ генома морского коралла Paramuricea clavate позволил выявить шесть терпен-синтаз, среди которых выделилась энзим PcTS1 – biflorane-синтаза, открывшая возможность детально проследить путь формирования морского терпенового скелета.

Маркировка молекул дейтерием и фтором дала возможность уточнить последовательность циклирования, показав, что реакция сопровождается двумя последовательными 1,2-сдвигами гидрида с последующим отщеплением протона, что исключает ранее предполагаемый механизм с 1,3-сдвигами. Кристаллографическое определение структуры PcTS1 стало отправной точкой для вычислительных экспериментов, доказавших участие циклопропановой 2,6-циклизации с последующим открытием кольца и роль пирофосфата в стадии депротонирования.

Мутационные исследования, в том числе создание варианта PcTS1I254A, выявили образование десятимного промежуточного продукта, что подтверждает начальную стадию циклирования по схеме 1,10-циклизации. Последующие изменения в последовательности энзима привели к формированию ряда уникальных терпеновых каркасов, согласующихся с предсказанными карбокатионными промежуточными формами, выявленными методами изотопного мечения и QM/MM анализа.

Полученные данные демонстрируют значительный потенциал механизм-ориентированного инженерства для расширения спектра биокатализаторов в синтезе терпенов, открывая новые возможности для эффективного гетерологичного производства биоактивных соединений, востребованных в медицине и фармацевтической индустрии.


Новое на сайте

19216Смертельный симбиоз спама и эксплойтов: как хакеры захватывают корпоративные сети за 11... 19215Как новые SaaS-платформы вроде Starkiller и 1Phish позволяют киберпреступникам незаметно... 19214Инженерия ужаса: как паровые машины и математика создали гений Эдгара Аллана по 19213Трансформация первой линии SOC: три шага к предиктивной безопасности 19212Архитектура смыслов в профессиональной редактуре 19211Манипуляция легитимными редиректами OAuth как вектор скрытых атак на правительственные... 19210Как активно эксплуатируемая уязвимость CVE-2026-21385 в графике Qualcomm привела к... 19209Как беспрецедентный бунт чернокожих женщин в суде Бостона разрушил планы рабовладельцев? 19208Как новые поколения троянов удаленного доступа захватывают системы ради кибершпионажа и... 19207Почему мировые киберпреступники захватили рекламные сети, и как Meta вместе с властями... 19206Как фальшивый пакет StripeApi.Net в NuGet Gallery незаметно похищал финансовые API-токены... 19205Зачем неизвестная группировка UAT-10027 внедряет бэкдор Dohdoor в системы образования и... 19204Ритуальный предсвадебный плач как форма протеста в традиционном Китае 19203Невидимая угроза в оперативной памяти: масштабная атака северокорейских хакеров на... 19202Как уязвимость нулевого дня в Cisco SD-WAN позволяет хакерам незаметно захватывать...
Ссылка