今天給大家分享一下如何合成雷帕霉素，話不多說(shuō)下面讓我們一起來(lái)了解一下吧。
雷帕霉素生物合成的核心由聚酮合酶1型(PKS)聯(lián)合非核糖體肽合成酶(NRPS)完成。雷帕霉素線性聚酮生物合成的酶域由三種多酶組成，包括RapA、RapB及RapC，共包含了14個(gè)模塊。
這三個(gè)多酶中，RapA完成前4個(gè)聚酮合成鏈延伸，后6個(gè)位于RapB，后4個(gè)位于RapC。然后，線性聚酮合成由NRPS(RapP)修飾，于聚酮合成終端增加L-六氫吡啶羧酸。后，分子環(huán)化，生成前體產(chǎn)物，前雷帕霉素(prerapamycin)。
前雷帕霉素核心大環(huán)通過(guò)5種酶的修飾將終形成雷帕霉素。首先，核心大環(huán)由RapI，腺苷甲硫氨酸依賴型氧甲基化酶(MTase)修飾，C39甲氧基化。第二，由RapJ，細(xì)胞色素P450修飾，C9加羰基。
第三，另一個(gè)甲基化酶，RapM甲氧基化C16。第四，另一個(gè)P-450，RapN在C27加羥基，并緊接著由不同的甲基化酶，RapQ將C27甲氧基化，終形成雷帕霉素。
負(fù)責(zé)雷帕霉素生物合成的基因已被確定。其具三個(gè)巨型的開(kāi)放閱讀框，分布為rapA、rapB和rapC，其分別編碼巨型復(fù)合酶RapA、RapB和RapC。rapL基因編碼輔酶Ⅰ依賴賴氨酸環(huán)化脫氨酶，其可將L-賴氨酸轉(zhuǎn)化為聚酮合成末端所需的L-六氫吡啶羧酸。
rapP基因嵌于PKS基因之間，并與rapC翻譯耦合。rapC編碼NPRS，其功能為結(jié)合L-六氫吡啶羧酸、鏈末端終止及前雷帕霉素的環(huán)化。
此外，rapI、rapJ、rapM、rapN、rapO和rapQ都已被確定為編碼修飾前雷帕霉素核心大環(huán)的修飾酶。rapG和rapH已被確定為編碼通過(guò)控制PKS基因的表達(dá)來(lái)積極調(diào)節(jié)雷帕霉素合成的酶。
L-賴氨酸轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-六氫吡啶羧酸的機(jī)理核心大環(huán)的生物合成起始于4,5-二羥環(huán)己基-1-烯羧酸，其來(lái)源于莽草酸途徑。但是，起始化合物在轉(zhuǎn)運(yùn)至模塊1時(shí)失去環(huán)己烷環(huán)。
之后，起始化合物通過(guò)一系列以連接在酰基載體蛋白(ACP)上的丙二酰或甲基丙二酰為底物的克萊森縮合反應(yīng)進(jìn)行修飾，每個(gè)聚酮合成反應(yīng)增加2個(gè)碳原子。
每一次縮合后，聚酮將被酶域進(jìn)一步修飾，如消除或脫水。當(dāng)線性聚酮合成完成時(shí)，NRPS將會(huì)把由賴氨酸環(huán)化脫氨酶合成的L-六氫吡啶羧酸結(jié)合至聚酮末端。之后，NSPS環(huán)化聚酮，形成前雷帕霉素。核心大環(huán)之后通過(guò)一系列的甲基化酶甲氧基化及P-450氧化，終生存雷帕霉素。