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芳香族化合物广泛存在于自然界中,在天然产物中是一类很重要的化合物。而细菌、真菌和植物的次级代谢产物中,异戊烯基芳香族化合物占了很大部分。芳香族化合物经过异戊烯基化后含有双键等官能团,其结构具有多样性,另外芳香类化合物骨架上异戊烯基的取代增加了亲脂性,增强了与生物膜的亲和力,改善了生物利用度与药物代谢和药物动力学特性,从而使其生物活性得到了明显提高。 芳香族化合物异戊烯基转移酶是参与异戊烯基芳香类化合物生物合成的关键酶,芳香族化合物通过异戊烯基的亲电取代反应最终产生异戊烯基芳香族化合物。目前,异戊烯基转移酶相关的基因主要来源于细菌、真菌和微生物。由于植物遗传背景复杂,对其基因进行分子水平上的操作有较大的难度,因此植物中的参与芳香族化合物异戊烯基化的基因与分子生物学的研究较少。而微生物遗传背景较为简单而且清楚,许多微生物都已完成了全基因组的测序工作;另外,微生物生长周期短、繁殖快、培养简单且容易进行分子水平的研究,使得微生物成为异戊烯基芳香族化合物相关基因研究的理想生物。 来源于土曲霉(Aspergillus terreus A8-4)的新型芳香族化合物异戊烯基转移酶AtaPT(Aspergillus terreus aromatic prenyltransferase),在大肠杆菌中重组表达,发现能催化(+)-butyrolactoneⅡ异戊烯基化产生(+)-butyrolactoneⅠ,而butyrolactoneⅠ是一种细胞周期蛋白(CDK)的抑制剂,可以抑制细胞周期蛋白激酶CDK1/cdc2,使得细胞周期无法进入M期而停留在G2期,而(+)-butyrolactoneⅡ不具有抑制细胞周期蛋白的能力。为了检测AtaPT是否同样有其他芳香族化合物异戊烯基转移酶所具有的底物杂泛性(即酶可以对多种底物进行催化反应的活性),我们利用木脂素类化合物、黄酮苷类化合物、二苯甲酮类化合物等和几种不同长度碳链作为异戊烯基供体(DMAPP(C5)、GPP(C10)、FPP(C15)等)作为底物,检测AtaPT对他们的催化活性,结果发现他们都可以作为AtaPT的底物进行催化反应,这说明AtaPT也表现出非常广泛的底物的杂泛性。通过利用蛋白质晶体学的方法研究发现,AtaPT具有如此广泛的底物杂泛性是因为其结构决定的,扩大的疏水反应腔以及AtaPT多态性共同导致了AtaPT具有非常广泛的底物。另外,通过对AtaPT的定向改造有望使其作为一种工具酶生产具有潜在生物活性或药用活性的异戊烯基芳香族化合物。