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阿維鏈霉菌是一種革蘭氏陽性土壤放線菌，因能夠合成在農業、獸醫、公共衛生領域重要的抗寄生蟲藥物——阿維菌素而備受關注。其中，阿維內酯是鏈霉菌中首個被發現的4-烷基丁烯內酯類信號分子，可調控阿維鏈霉菌中阿維菌素的生物合成。盡管已有研究提示，其生物合成途徑或由酰基輔酶A氧化酶（SavA）與細胞色素P450酶（SavB）共同參與，但相關酶的具體酶學功能與催化機制尚不明晰。近期，中國科學院微生物研究所研究團隊，系統解析了阿維鏈霉菌中調控重要抗寄生蟲藥物阿維菌素生成的信號分子——阿維內酯的生物合成途徑，深化了學界對鏈霉菌4-烷基丁烯內酯類信號分子合成機制的認知。同時，研究團隊鑒定出一類可一步催化構建4-烷基丁烯內酯骨架的黃素酶，為高效制備手性4-烷基丁烯內酯結構單元提供了重要酶學工具。研究團隊通過異源表達、化學合成及體外酶促反應等多種手段，解析了信號分子阿維內酯的生物合成途徑。結果表明，黃素酶SavA可利用脂肪酸代謝途徑中的長鏈脂肪酰基輔酶A或長鏈脂肪酰基載脂蛋白為底物，催化連續的α，β-順式脫氫、γ-羥化及分子內關環反應，一步合成(4S)-4-烷基丁烯內酯核心骨架。隨后， SavB依次催化C-9、C-10位的氧化，最終完成阿維內酯的生物合成。其中，SavA兼具酰基輔酶A氧化酶與黃素依賴單加氧酶雙重催化特性。研究團隊進一步通過同位素標記和定點突變實驗，推測其催化機制涉及順式脫氫中間體捕獲形成的活性C4a-hydroperoxide FAD，進而推動氧原子轉移，并實現FADox的循環再生。該酶僅以氧氣作為氧化劑，在不依賴外源輔酶或NAD(P)H的條件下，即可實現單酶催化，表現出優異的原子經濟性與催化效率，為高效構建含手性4-烷基丁烯內酯結構單元的藥用分子及高附加值化合物提供了新型生物催化策略。相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院的支持。論文鏈接研究推測的SavA催化生成手性4-烷基丁烯內酯的反應機制