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多环特特拉姆酸大环内酰胺(polycyclic tetramate macrolactams,PoTeMs)是一类具有特特拉姆酸(tetramic acid)结构单元及多环体系的大环内酰胺类化合物。PoTeMs家族含有一组富含立体化学可变的的碳环,其多环体系包括5/5、5/5/6、5/6/5和5/4/6等亚类。PoTeMs还可以通过后修饰反应进一步扩展其结构多样性,如羟基化、环氧化和N-甲基化等。近年来,PoTeMs因其新颖复杂的化学结构、广泛的生理活性和独特的生物合成机制引起了化学家、生物化学家和药理学家的关注。本研究基于PoTeMs核心基因的保守性和简洁性,开展了以基因序列为指导的新PoTeMs的定向发现和生物合成相关研究,主要开展了以下三方面工作:1.北里孢菌S023中新clifednamides的定向发现。生物信息学分析显示Kitasatospora sp.S023 中含有编码 5/6/5 三环 PoTeM 类化合物 clifednamides 的生物合成基因簇cftS023。前期,课题组构建了 4株clifednamides异源表达突变株,本研究通过对上述菌株中目标产物的分离鉴定,发现了 10个PoTeM类化合物clifednamides A-B、clifednamides D-J 和 montamide A,其中 8 个为新结构,clifednamides D,G,H为首次发现的大环开环PoTeM类化合物。化合物clifedna-mides A-B 和 clifednamide H 具有细胞毒活性,clifednamide B 和 clifednamides I-J具有抑制沙门氏菌T3SS毒性蛋白分泌作用。2.交替假单胞菌中新PoTeMs的定向发现。我们从数据库中搜索得到新颖的PoTeMs生物合成基因簇pel,前期,课题组构建了 pel在Streptomyces sp.SR111中异源表达的2个突变株。本研究通过对上述菌株代谢产物的分离鉴定,获得了 2个新颖的PoTeM类化合物pseudoamides A和B。两个化合物均具有细胞毒活性,pseudoamide B具有微弱的抗真菌和抑制沙门氏菌T3SS毒性蛋白分泌活性。3.HSAF生物合成中OX4的催化功能研究。首先,我们通过对突变株OH11△OX2和C3△OX1的代谢产物分离获得立体构型不同的5/5双环PoTeM类化合物 3-deOH alteramide B 和新化合物 3-deOH alteramide C。随后,将 OX4 蛋白分别与 3-deOH alteramide B 和 3-deOH alteramide C 在 NADPH 存在条件下反应,结果发现OX4能够催化3-deOH alteramide C形成5/5/6三环3-deOH HSAF,但是仅催化3-deOH alteramide B发生双键还原反应。上述研究证实了 OX4负责催化HSAF的6元环合成,且具有底物立体构型选择性。综上所述,我们对通过以基因序列为指导的定向发掘策略,获得了 14个PoTeM类化合物,其中12个为新结构,并进行了抗细菌、抗真菌、细胞毒和Ⅲ型分泌系统抑制等活性测试。本研究为后续PoTeM类化合物的深入发掘、生物合成机制研究和合成生物学改造奠定了良好基础。