专利名称：JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及JadG蛋白的新用途，具体来说涉及JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用。
背景技术：
聚酮化合物是自然界中广泛存在的一大类天然产物。其中芳香聚酮主要由II型聚酮合酶合成。芳香聚酮的骨架结构由聚酮合酶通过连续的克莱森缩合反应合成，然后在多种不同的环化酶和芳化酶的催化下，形成各式各样的环骨架。在随后的后修饰过程中，不同的氧化还原酶、糖基化酶、甲基化酶等对环骨架进行修饰，得到多种多样的天然产物。在后修饰的过程中，环骨架通常是不发生变化的，然而自然界中也存在一类特殊聚酮化合物，称为非典型角蒽环聚酮化合物，在其合成过程中发生碳一碳键的氧化断裂，原有环结构部分打开并以不同方式重新成环，得到独特的环骨架结构，其中包括杰多霉素(jadomycin)、褐黄癌菌素(gilvocarcin)、近灰霉素(ravidomycin)和金黄霉素(chrysomycin)。上述化合物推测是由共 同的中间体通过复杂的氧化后修饰反应得到，其中包含碳-碳键的断裂和环的重排。尽管对非典型角蒽环聚酮的生物合成已经进行了多年的研究，但是发生碳一碳键的氧化断裂反应的底物以及催化该反应的酶此前一直未被确认。杰多霉素B (jadomycin B)及其配糖体杰多霉素A (jadomycin A)是由委内瑞拉链霉菌(Streptomyces venezuelae) ISP5230在环境压力下产生的非典型角蒽环聚酮化合物，其结构中包含独特的五环骨架结构，推测是由角蒽环中间体经过氧化开环反应得到的。推测的非典型角蒽环聚酮的生物合成途径如下:dehydrorabelomycin发生氧化开环后，直接产物是具有醛基和羧基的不稳定中间体，一方面可以发生碳链的重排和环的重新形成，得到褐黄癌菌素(gilvocarcin)类化合物和醌那霉素(kinamycin)等不同的四环结构，另一方面可以与各种天然或非天然氨基酸发生反应，得到独特的五环结构(即杰多霉素)，与氨基酸的反应没有选择性，因而可以引入不同的氨基酸，包括天然和非天然氨基酸、人工合成的氨基酸及其衍生物等。
发明内容
本发明的目的是提供JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用。本发明提供了如下(I)或(2)或(3)或(4)或(5)在制备杰多霉素类五环结构化合物中的应用=(I)JadG蛋白；(2) JadG蛋白和JadY蛋白；(3) JadG蛋白、JadY蛋白和JadH蛋白；(4) JadG蛋白和Fre蛋白；(5) JadG蛋白、Fre蛋白和JadH蛋白；所述JadG蛋白为如下(a)或(b): (a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列I的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列I衍生的蛋白质；
所述JadY蛋白为如下(c)或(d): (C)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(d)将序列3的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有黄素还原酶功能的由序列3衍生的蛋白质；所述JadH蛋白为如下(e)或(f): (e)由序列表中序列5所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(f)将序列5的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列5衍生的蛋白质；所述Fre蛋白为如下(g)或(h): (g)由序列表中序列10所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(h)将序列10的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有黄素还原酶功能的由序列10衍生的蛋白质。所述杰多霉素类五环结构化合物具体可为式(I )所示的杰多霉素A。
权利要求
1.如下(I)或(2)或(3)或(4)或(5)在制备杰多霉素类五环结构化合物中的应用: (1)JadG 蛋白； (2)JadG蛋白和JadY蛋白； (3)JadG蛋白、JadY蛋白和JadH蛋白； (4)JadG蛋白和Fre蛋白； (5)JadG蛋白、Fre蛋白和JadH蛋白； 所述JadG蛋白为如下Ca)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质； (b)将序列I的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列I衍生的蛋白质； 所述JadY蛋白为如下(C)或(d): (C)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质； Cd)将序列3的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有黄素还原酶功能的由序列3衍生的蛋白质； 所述JadH蛋白为如下(e)或(f): Ce)由序列表中序列5所示的氨 基酸序列组成的蛋白质； Cf)将序列5的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列5衍生的蛋白质； 所述Fre蛋白为如下(g)或(h): (g)由序列表中序列10所示的氨基酸序列组成的蛋白质； (h)将序列10的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有黄素还原酶功能的由序列10衍生的蛋白质。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于:所述杰多霉素类五环结构化合物为杰多霉素A。
3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于:所述应用中的底物为角蒽环类化合物。
4.如权利要求1至3中任一所述的应用，其特征在于:所述应用中的底物为dehydrorabelomycin 或 2，3-dehydro-UWM6。
5.将JadG蛋白的编码基因导入委内瑞拉链霉菌突变株WVR2006得到的重组菌；所述委内瑞拉链霉菌突变株WVR2006为将序列7所示的双链DNA分子与委内瑞拉链霉菌突变株DTAP的基因组DNA发生同源重组得到的重组菌； 所述JadG蛋白为如下Ca)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质； (b)将序列I的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列I衍生的蛋白质。
6.权利要求5所述重组菌的发酵产物。
7.权利要求5所述重组菌或权利要求6所述发酵产物在制备杰多霉素类五环结构化合物中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于:所述杰多霉素类五环结构化合物为杰多霉素A。
9.如权利要求7或8所述的应用，其特征在于:所述应用中的底物为角蒽环类化合物，具体为 dehydrorabelomycin。
10.JadG蛋白在催化氧化开环反应和/或氨基酸插入反应中的应用； 所述JadG蛋白为如下Ca)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质； (b)将序列I的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能 的由序列I衍生的蛋白质。
全文摘要
本发明公开了JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用。本发明提供了如下(1)或(2)或(3)或(4)或(5)在制备杰多霉素类五环结构化合物中的应用(1)JadG蛋白；(2)JadG蛋白和JadY蛋白；(3)JadG蛋白、JadY蛋白和JadH蛋白；(4)JadG蛋白和Fre蛋白；(5)JadG蛋白、Fre蛋白和JadH蛋白。本发明的发明人发现JadG蛋白通过催化氧化开环反应和氨基酸插入反应对化合物进行天然修饰。利用JadG蛋白的这一独特特性可以进行天然产物的结构改造，合成一系列具有新骨架结构和新化学基团修饰的化合物。
文档编号C12N9/02GK103233047SQ201210575469
公开日2013年8月7日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年10月12日
发明者杨克迁, 范可强, 潘国辉, 彭晓静 申请人:中国科学院微生物研究所