代谢物轮廓分析提高筑波链霉菌fk506产量

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1、-------第一章文献综述和1分子的乙基丙二酰CoA整合到一起，最后加入一分子哌啶酸而成。图1-1FK506,FK520和FK506D的化学结构式Figure1-1thestructuresofFK506,FK520andFK506D1)起始过程图1-2FK506的生物合成过程Figure1-2thebiosynthesispathwayforFK506inStreptomycestsukubaensisFK506合成的起始单元，来自莽草酸。莽草酸是芳香族氨基酸合成的重要前体，是磷酸戊糖途径中4-磷酸赤藓糖和糖酵解途径中磷酸烯醇式丙酮酸的直接产物。莽草酸经过脱水、加氢

2、、电子重排的一系列反应生成3，4-二羟基环己烷羧2-----------第一章文献综述酸，后者是是FK506的起始单元。2)延伸过程在3，4-二羟基环己烷羧酸的基础上，4个丙二酰CoA、五个甲基丙二酰CoA和1分子的乙基丙二酰CoA在I型聚酮酶（PKS）/非核糖体肽合成酶(nonribosomalpeptidesynthetase，NRPS)催化下，经过10步聚合反应，形成了FK506的大环内酯类环。这些前体物质主要来源于初级代谢途径，包括中心碳代谢、脂肪酸代谢和氨基酸代谢。在链霉菌中，丙二酰CoA和乙基丙二酰CoA主要分别来自于羧化的丙二酰CoA和丁酰CoA/丁烯Co

3、A，而甲基丙二酰则来源于很多途径，它们随着菌种和培养条件的不同而不同。目前为止，有三条途径合成甲基丙二酰CoA，(i)琥珀酰CoA的异构化途径，由甲基丙二酰CoA异构酶催化(MCM);(ii)丙酰CoA羧基化途径,由丙酰CoA羧化酶或者甲基丙二酰CoA酰基转移酶催化,在假单孢杆菌中,丙酰CoA主要来源于缬氨酸降解或者奇数类脂肪酸的降解。(iii)异丁酰的多步氧化反应途径,依次通过甲基丙烯酰CoA，β-羟基异丁酰CoA和甲基丙二酰半醛。异丁酰来自于丁酰CoA(通过异丁酰异构酶催化)，或者缬氨酸代谢。丁酰CoA主要来自奇数脂肪酸的分解或者乙酰CoA。3)终止过程赖氨酸经环化

4、脱氢酶的催化下，形成L-哌啶酸。最后L-哌可酸整合到大环内酯类的分子结构中。FK506脱离I型聚酮酶（PKS）/非核糖体肽合成酶(nonribosomalpeptidesynthetase，NRPS)，终止生物合成反应。催化FK506生物合成的酶是一个多酶体系，共有超过70种催化功能。莽草酸被还原形成3，4-二羟基环己烷羧酸，经酰基载体蛋白与丙酰CoA缩合以后，开始碳链的延长。经过10次缩合反应，形成了FK506的大环内脂环分子骨架。最后哌可酸结合酶（PIE）催化脂和哌啶酸的氨基形成酰胺键，将一分子的哌可酸整合到环脂分子中。PIE在聚酮肽和多肽的生物合成之间起了关键的连

5、接作用。在FK506合成过程中，包括多种单胺氧化酶和与铁氧化还原蛋白类似的酶及甲基转移酶参与了反应。1.1.4FK506的免疫抑制作用机制与器官移植市场在20世纪90年代，为了应对环孢素的耐药性，FK506首先被用于肺移植。大约75%的环孢素耐药性病人得到了治愈。目前虽然部分医院依旧忠实地使用环孢素A，但是出色的药效和安全性使得FK506逐渐取代了环孢素A，已被广泛地应用于肺、肾脏、胰和胸部器官的移植。3-----------第一章文献综述图1-3Lysine经环化脱氢合成哌可酸的过程Figure1-3thetransformationofLysinetopipecol

6、icacidbycylizationanddehydrogenationreactions细胞内含有多种免疫亲和蛋白。免疫抑制剂与对应的特异性免疫亲和蛋白结合，形成的复合物可以调节胞内其他特异靶蛋白的免疫活性。FK506可进入细胞内，与胞浆内FKBP12的免疫亲和素（immunophilin）结合，形成的FK506-FKBP12复合物抑制了钙调神经蛋白（calcineurin）的蛋白磷酸酶活性，失活的钙调神经蛋白不能催化NFAT（T细胞激活核因子）的去磷酸作用，从而阻断了NFAT转移到细胞核内起始细胞因子相应基因的转录表达。使IL-2、IL-3、IFN-γ等细胞因子减少

7、，从而发挥免疫抑制作用。此外，FK506还能够促进神经损伤或离断后的轴突再生和功能的恢复。巨噬细胞被认为是在免疫系统和神经系统间发挥双向作用的核心细胞。它可以处理和递呈抗原，分泌细胞因子和多种生物物质，抗微生物，吞噬和胞饮及趋化作用等功能，在维持机体内环境的稳定和协调免疫细胞间的关系等方面起重要作用。在异体肢体移植过程中，神经损伤后的修复尤为重要，此时，大量巨噬细胞聚集于神经断端，吞噬溃变的髓鞘碎片，使自身得到激活，处理并递呈抗原向淋巴系统输送信号，是激发机体产生免疫排斥反应的因素之一。杨俊,罗勇[2]学者分析结果表明：FK506在巨噬细