多酶催化串联策略在复杂天然产物合成中的应用
2020-08-07贺俊斌孟松潘海学唐功利
合成生物学 2020年2期
贺俊斌,孟松,潘海学,唐功利
(中国科学院上海有机化学研究所,生命有机化学国家重点实验室,上海200032)
结构新颖、复杂多样的天然产物及其衍生物一直以来都是现代药物的重要组成部分和新药发现的重要源泉。研究表明,在1981—2014 年间上市的1500 多种小分子药物中,超过50%的药物直接或间接来源于天然产物及其衍生物,包括著名的抗疟药青蒿素和抗肿瘤药紫杉醇[1]。然而,传统的从植物、微生物及动物中提取分离天然产物的方法往往存在步骤繁琐、耗时长、成本高、提取效率低等问题,一定程度上制约了新型药物的研发[2-3]。因此,人工合成具有重要生物活性、结构复杂、新颖的天然产物具有重要意义。
天然产物全合成主要包括化学合成和生物合成。自1828 年德国化学家Wöhler 实现尿素的合成以来[4],天然产物的化学全合成取得了辉煌的成就,化学家们不断挑战合成结构复杂的天然产物,完成了包括维生素B12、海葵毒素、软海绵素等一系列具有里程碑意义的全合成工作[5-9]。尽管人们能够设计合成自然界存在的几乎任何天然化合物,甚至可以合成理论存在但自然界尚未发现的设想的理论分子,但在一些含有多手性中心、结构复杂的天然产物化学全合成过程中也存在一些问题,如合成步骤繁琐(通常几十步)、产率低(通常<1%)、产物选择性不强、反应条件剧烈、需要昂贵试剂或所用有机溶剂易造成污染、难以实现大量合成等[10-11]。近年来,随着高通量测序技术、生物信息学、分子生物学等技术的发展,天然产物生物合成取得了巨大的进展。……
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