Yatakemycin(谷田霉素)是日本科学家Igarashi等人在2003年由链霉菌(Streptomyces sp.TP-A0365)中分离出的一类具有抗真菌和高抗肿瘤活性的天然产物。它与已发现的CC-1065,DuocarmycinA,DuocarmycinSA属于同一家族,骨架部分是由吲哚与吡咯吲哚环通过两个酰胺键连接组成,结构中含有天然产物中不常见的环丙基单元;另外还含有一个独特的硫酯键,加上羟化和羟甲基化后修饰。由于Yatakemycin独特的化学结构和高效的生物活性引起了有机化学家浓厚的兴趣去从事其全合成及构效关系及活性机制研究。另外Yatakemycin的全新结构预示着在它的生物合成中必定包含新功能的酶和新的生物合成途径,因此对其生物合成过程的研究就具有非常重要的意义。　　 我们的研究策略是从克隆Yatakemycin的生物合成基因簇出发,希望在基因和蛋白水平阐明它的生物合成机制,一方面致力于理解自然界独特的酶催化反应,同时也希望在此基础上运用组合生物合成的原理和方法发展更具临床应用价值的新一代药物。　　 首先建立了Yatakemycin产生菌株Streptomyces sp.TP-A2060的遗传转移系统,并构建了其基因组文库。由于Yatakemycin的生物合成不同于常见的聚酮合酶(PKS)或非核糖体聚肽合成酶(NRPS)方式,其同家族化合物的生物合成也从未见报道,在没有任何线索的情况下使得对Yatakemycin生物合成基因簇克隆工作困难重重。在尝试了数种方法之后,最后我们利用全基因组扫描技术定位了Yatakemycin的生物合成基因簇,并根据全测序信息构建此基因簇的大片段缺失突变株。突变株经发酵验证表明Yatakemycin的产生被中断,从而证明此基因簇与Yatakemycin的生物合成相关。　　 在此基础上由得到的基因簇信息经文库筛库获得了包含整个Yatakemycin生物合成基因簇的黏粒cHW-759,cHW-7611。进而建立了Streptomycessp.TP-A2060中的Red/ET重组系统,并通过此系统对基因簇中的27个功能基因进行了敲除获得25个相应的突变株,分析确定了其边界。整个基因簇共包含35kb,31个ORF。在对突变株的发酵检测中我们发现了几个突变株有中间体产生,目前的实验已经成功分离鉴定了突变株mHW-orfT和mHW-orfK发酵产物2个中间体的结构。通过中间体结构验证了我们对orfT编码蛋白催化Yatakemycin中环丙烷部分形成的推测,同时给予我们orfK编码蛋白功能的启示。其它突变株发酵产物分离鉴定和体外酶催化与探知Yatakemycin生物合成途径实验正在进行中。　　 Yatakemycin生物合成基因簇的获得为克隆家族其他化合物的生物合成基因簇奠定了坚实的基础。对Yatakemycin基因簇数个ORF的基因置换突变株构建,发酵验证和中间产物的分离鉴定,初步探明了Yatakemycin分子中部分结构生物合成机制,为以后的相关酶催化研究创造了有力的开局。