Org Lett：中科院植生所王勇研究组等发表植物二倍半萜合酶及其

2017年3月29日，美国化学学会(ACS)旗下国际著名学术期刊《Organic Letters》在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王勇研究员课题组与中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究员课题组合作的一篇题为“(+)-Thalianatriene and (-)-Retigeranin B Catalyzed by Sesterterpene Synthases from Arabidopsis thaliana”的研究论文。

二倍半萜类化合物由五个异戊二烯单元衍生而来，多分离自海洋生物、陆生真菌等来源，具有抗炎、拒食、抗血小板凝集、抗病原微生物等生物活性。人们对该类化合物在植物中的分布、功能，特别是生物合成途径(酶和对应编码基因)还知之甚少。本研究利用了萜类代谢途径改造的大肠杆菌底盘细胞，对来源于拟南芥(A. thaliana)中二倍半萜生物合成途径的GFPP合酶及与其成簇存在的二倍半萜合酶(TPS18和TPS19)的代谢产物进行了研究，成功获得了两个结构新颖的二倍半萜基本碳氢骨架化合物 (+)-thalianatriene和 (-)-retigeranin B。(+)-Thalianatrien拥有罕见的11-6-5三元环系，而(-)-retigeranin B拥有特征的5-5-5-6-5五元环系。其中，新骨架化合物(+)-thalianatriene，与已知的11-6-5三元环系骨架不同(C1→C2)，其11元柔环与6元环罕见地反式骈合在C2→C12之间。(+)-Thalianatriene的结构解析非常具有挑战性，该化合物在低温(-40摄氏度)核磁测试条件下，仍会随着11元柔环上的三个双键的缓慢翻转，形成多种复杂的构象。通过制备其双三元环氧化衍生物(+)-6,10-diepoxy-thalianaene，使得其在溶液中的构象大大简化，在-20摄氏度低温核磁测试条件下，发现该衍生物在CDCl3溶液中只存在两种构象 UUU(chair-twist)和UUD(chair-chair)，其中UUU为优势构象，两者比例约为2：1。进一步通过铜靶X射线单晶衍射实验，发现该衍生物在固体状态下，仅以其UUU优势构象存在。最终，成功地确定了(+)-thalianatriene的化学结构，并利用同位素标记实验，对其可能的生物合成途径进行了推测。本研究是首次对来源于植物的二倍半萜合酶及其功能性代谢产物的研究报道。

(+)-Thalianatriene and (−)-Retigeranin B Catalyzed by Sesterterpene Synthases from Arabidopsis thaliana

原文摘要：

Two GFPPS linked (+)-thalianatriene (1) and (−)-retigeranin B (2) sesterterpene synthase GENEs were identified from the genome of Arabidopsis thaliana. 1 possesses an unprecedented 11–6–5 tricyclic ring system, while 2 contains a characteristic 5–5–5–6–5 pentacyclic ring system. Their structures were determined by extensive NMR spectroscopy, chemical derivatization, and X-ray crystallography. The variable-temp NMR measurement of 3, a diepoxy-bearing derivative of 1, enables us to completely assign the NMR signals of the two conformers as 3a (67%, UUU) and3b (33%, UUD). A plausible biosynthesis mechanism of 1 was proposed.

DOI: 10.1021/acs.orglett.7b00586

作者：王勇