Ssylka

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

18883Четыреста колец в туманности эмбрион раскрыли тридцатилетнюю тайну звездной эволюции 18882Телескоп Джеймс Уэбб раскрыл тайны сверхэффективной звездной фабрики стрелец B2 18881Математический анализ истинного количества сквозных отверстий в человеческом теле 18880Почему даже элитные суперраспознаватели проваливают тесты на выявление дипфейков без... 18879Шесть легендарных древних городов и столиц империй, местоположение которых до сих пор... 18878Обзор самых необычных медицинских диагнозов и клинических случаев 2025 года 18877Критическая уязвимость CVE-2025-14847 в MongoDB открывает удаленный доступ к памяти... 18876Научное обоснование классификации солнца как желтого карлика класса G2V 18875Как безграничная преданность горным гориллам привела Дайан Фосси к жестокой гибели? 18874Новый родственник спинозавра из Таиланда меняет представления об эволюции хищников Азии 18873Как новая электрохимическая технология позволяет удвоить добычу водорода и снизить... 18872Могут ли ледяные гиганты Уран и Нептун на самом деле оказаться каменными? 18871Внедрение вредоносного кода в расширение Trust Wallet привело к хищению 7 миллионов... 18870Проверка клинического мышления на основе редких медицинских случаев 2025 года 18869Реконструкция черепа возрастом 1,5 миллиона лет меняет представление об эволюции Homo...