基于基因组和光谱特征的天然大内酰胺的发现( Genomic and Spectroscopic Signature-Based Discovery of Natural Macrolactams )

Yern-Hyerk Shin Ji Hyeon Im Ilnam Kang Eunji Kim Sung Chul Jang Eunji Cho Daniel Shin Sunghoon Hwang Young Eun Du Thanh-Hau Huynh Keebeom Ko Yoon-Joo Ko Sang-Jip Nam Takayoshi Awakawa Jeeyeon Lee Suckchang Hong Ikuro Abe Bradley S. Moore William Fenical Yeo Joon Yoon Jang-Cheon Cho Sang Kook Lee Ki-Bong Oh Dong-Chan Oh

大内酰胺是具有多种生物活性的结构独特的天然分子，其合理有效的发现受到缺乏靶向搜索方法的限制。在此，通过将细菌DNA文库的基于基因组特征的PCR筛选与基于光谱特征的大内酰胺的早期鉴定相结合，设计了天然大内酰胺的靶向发现方法。DNA文库筛选有助于有效选择43个潜在的大内酰胺产生菌株（筛选的1188个菌株中的3.6%）。分析胺去保护酶编码基因的PCR扩增子，以预测hit菌株产生的大内酰胺类型（α-甲基、α-烷基或β-甲基）。对15个N标记的培养物提取物进行1 H-15 N HSQC-TOCSY NMR分析，无需任何纯化步骤即可进行大内酰胺检测和结构类型分配。该方法鉴定了一株产生盐内酰胺(1)、一株先前报道的α-甲基大内酰胺的高滴度小单孢菌菌株和两株产生新的α-烷基和β-甲基大内酰胺的链霉菌菌株。随后的纯化和光谱分析导致1的结构修正，并发现muanlactam(2)，一种具有二烯酰胺和四烯发色团的α-烷基大内酰胺，以及concolactam(3)，一种具有[16，6，6]-三环骨架的β-甲基大内酰胺。对产生1-3个鉴定的推定生物合成基因簇和途径的菌株进行详细的基因组分析。化合物2对各种癌细胞系表现出显著的细胞毒性（对HCT116的IC 50=1.58μM），而化合物3对金黄色葡萄球菌分类酶a表现出抑制活性。这种基于基因组和光谱特征的方法为新的天然大内酰胺提供了一种有效的搜索策略，并将普遍适用于发现含氮天然产物。

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