2013年2月21日，《Plos One》发表了我室博士生张晨,孔令新为共第一作者的研究论文“In Vitro Characterization of Echinomycin Biosynthesis: Formation and Hydroxylation of L-Tryptophanyl-S-Enzyme and Oxidation of (2S,3S) <beta>-Hydroxytryptophan”。这也是我室由德林副教授与广东农科院林璧润研究员密切合作取得的研究进展。

       棘霉素具有良好的抗肿瘤活性，因此其生物合成研究受到广泛关注，来自Streptomyces lasaliensis和Streptomyces triostinicus的棘霉素生物合成基因簇相继被报道。本研究在拥有我国自主知识产权的灰色变异链霉菌万隆亚种Streptomyces griseovariabilis subsp. bandungensis subsp. nov中确定了棘霉素的生物合成基因簇，并对这3个不同菌种中的基因簇进行了比较，揭示了相同抗生素在不同产生菌中基因簇的多样性。通过体外酶学实验验证了棘霉素芳香族前体喹喔啉-2-甲酸（quinoxaline-2-carboxylic acid）生物合成途径，确证了前体L-色氨酸必须经过类MbtH蛋白（Qui5）的辅助，才能被非核糖体肽合酶（Qui18）加载到自身的PCP结构域上，并且只有被加载的L-色氨酸才能被依赖于细胞色素P450的羟化酶（Qui15）羟化，而该酶对游离的L-色氨酸不起作用。研究L-色氨酸的加载过程中，我们构建了共表达载体，实现了qui5和qui18的串联表达，结合与磷酸泛酰巯基乙胺转移酶基因（sfp）的共转化，得到了大量有活性的Qui5和Qui18的复合体，确保了L-色氨酸的加载。此外，运用已报道过的化学方法，我们合成了(2S,3S) β-羟基色氨酸，发现基因簇中的色氨酸双加氧酶（Qui17）可以在体外将其氧化开环，这与已报道的同位素喂养实验结果一致，从而扩充了先前报道的对色氨酸双加氧酶只能催化色氨酸的认识。