Kombinatorische Biosynthese pilzlicher Meroterpenoid-Biosynthesewege

• Antragstellerin: Professorin Dr. Lena Barra
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429963852

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das durchgeführte Projekt hatte zum Ziel, mittels kombinatorischer Biosynthese neue Meroterpenoid-Derivate zu erschließen. Hierzu sollte der frühe Strukturdiversifizierungs-Schritt, katalysiert durch charakteristische Meroterpenoidzyklasen, targetiert werden. In der ersten Phase des Projekts wurde die Substratpromiskuität von neun rekombinanten Meroterpenoidzyklasen mit Hilfe von synthetischen Substraten systematisch in vitro untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Meroterpenoidzyklasen eine hohe Substratpromiskuität aufweisen und diverse unnatürliche Substrate umsetzen können. Insgesamt wurden zwölf strukturell neuartige Meroterpenoid-Derivate charakterisiert. In der zweiten Phase des Projekts wurden die gewonnenen Erkenntnisse für die Konstruktion von unnatürlichen Meroterpenoid-Biosynthesewegen in dem mikrobielle Wirt Aspergillus oryzae NSAR1 genutzt. Insgesamt wurden drei Substrat-produzierende Wirte generiert. Anschließende Ko-Expression von targetierten Meroterpenoidzyklasen zeigte allerdings eine kompetitive Nebenumsetzung der Substrate durch endogene Enzyme. Die Entwicklung von alternativen Wirten zur biotechnologischen Herstellung neuer Meroterpenoid-Derivate ist Gegenstand weiterführender Arbeiten.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Biomimetic Synthesis of Meroterpenoids by Dearomatization-Driven Polycyclization, Angew. Chem. 2019, 45, 16287−16292
  Powers, Zachary; Scharf, Adam; Cheng, Andrea; Yang, Feng; Himmelbauer, Martin; Mitsuhashi, Takaaki; Barra, Lena; Taniguchi, Yoshimasa; Kikuchi, Takashi; Fujita, Makoto; Abe, Ikuro & Porco, John A.
  
• Biomimetic Synthesis of Meroterpenoids by Dearomatization-Driven Polycyclization, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 16141−16146
  Powers, Zachary; Scharf, Adam; Cheng, Andrea; Yang, Feng; Himmelbauer, Martin; Mitsuhashi, Takaaki; Barra, Lena; Taniguchi, Yoshimasa; Kikuchi, Takashi; Fujita, Makoto; Abe, Ikuro & Porco, John A.
  
• Exploiting the Potential of Meroterpenoid Cyclases to Expand the Chemical Space of Fungal Meroterpenoids, Angew. Chem. 2020, 132, 23980−23989
  Mitsuhashi, Takaaki; Barra, Lena; Powers, Zachary; Kojasoy, Volga; Cheng, Andrea; Yang, Feng; Taniguchi, Yoshimasa; Kikuchi, Takashi; Fujita, Makoto; Tantillo, Dean J.; Porco, John A. & Abe, Ikuro
  
• Exploiting the Potential of Meroterpenoid Cyclases to Expand the Chemical Space of Fungal Meroterpenoids, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 23772−23781
  Mitsuhashi, Takaaki; Barra, Lena; Powers, Zachary; Kojasoy, Volga; Cheng, Andrea; Yang, Feng; Taniguchi, Yoshimasa; Kikuchi, Takashi; Fujita, Makoto; Tantillo, Dean J.; Porco, John A. & Abe, Ikuro
  
• Chemistry of fungal meroterpenoid cyclases, Nat. Prod. Rep. 2021, 38, 566−585
  Barra, Lena & Abe, Ikuro