天然產(chǎn)物生物合成：化學原理與酶學機制

第Ⅰ部分　天然產(chǎn)物簡介
第1章 天然產(chǎn)物骨架的主要類型及生物合成酶學機制003
1.1 引言 003
1.2 初級代謝和次級代謝產(chǎn)物 006
1.3 聚酮類天然產(chǎn)物 008
1.4 肽類天然產(chǎn)物 010
1.5 異戊二烯/萜類天然產(chǎn)物 014
1.6 生物堿 017
1.7 含嘌呤和嘧啶的天然產(chǎn)物 021
1.8 苯丙素 021
1.9 糖基化的天然產(chǎn)物 022
1.10 天然產(chǎn)物骨架的多樣性來自有限的合成砌塊和有限的酶家族 026
1.11 次級代謝途徑中一些值得注意的和不尋常的轉(zhuǎn)化 028
1.12 廣泛存在于天然產(chǎn)物生物合成途徑中的加氧酶 029
1.13 天然產(chǎn)物生物合成中的碳-碳鍵 030
1.14 同位素標記實驗驗證生物合成假說 034
1.15 對天然產(chǎn)物檢測和表征的方法 036
1.16 小結(jié)：不同類型的天然產(chǎn)物具有不同的組裝原理 038
1.17 卷尾 038
參考文獻 039

第Ⅱ部分　六類天然產(chǎn)物
第2章 聚酮類天然產(chǎn)物045
2.1 引言 045
2.2 聚酮類化合物具有多種多樣的骨架結(jié)構(gòu)和治療價值 047
2.3 作為脂肪酸和聚酮類化合物合成砌塊的乙酰輔酶A、丙二酸單酰輔酶A及丙二酸單酰-S-?；d體蛋白 048
2.4 脂肪酸生物合成原理及酶學機制適用于聚酮合酶 050
2.5 聚酮合酶（PKS） 053
2.6 主要聚酮結(jié)構(gòu)的生物合成 058
2.7 聚酮合酶裝配線上或線下經(jīng)[4+2]環(huán)化而成的聚酮類化合物：協(xié)同進行還是逐步進行？ 065
2.8 多烯亞類的聚酮化合物 076
2.9 源自聚酮的聚醚類代謝產(chǎn)物 079
2.10 聚酮與其他天然產(chǎn)物在合成途徑上的融合 084
2.11 裝配線下的后修飾酶 087
參考文獻 088

第3章 多肽來源的天然產(chǎn)物095
3.1 引言 095
3.2 核糖體與非核糖體氨基酸的寡聚特性 098
3.3 使新生蛋白具有變形緊湊骨架的翻譯后修飾：RIPPs 100
3.4 非核糖體肽合成酶裝配線：形成高度變形肽骨架的替代途徑 117
3.5 非蛋白源氨基酸合成砌塊 118
3.6 NRPS裝配線原理：啟動、起始、延伸、終止 123
3.7 NRPS終止步驟中的不同鏈釋放方式 126
3.8 NRPS裝配線的結(jié)構(gòu)特征 130
3.9 肽鏈的裝配線前、裝配線上以及裝配線下修飾 132
3.10 NRP-PK雜合體：機制和實例 133
3.11 小結(jié) 141
參考文獻 142

第4章 異戊二烯類/萜類147
4.1 基于異戊二烯的骨架結(jié)構(gòu)蘊含種類最豐富的天然產(chǎn)物 147
4.2 2-及3-異戊二烯基焦磷酸是生物體中用于頭-尾式烷烴鏈延伸的異戊二烯合成砌塊 148
4.3 長鏈異戊烯基焦磷酸骨架 150
4.4 合成IPP異構(gòu)體的兩條途徑：經(jīng)典及非經(jīng)典途徑 152
4.5 兩分子2-IPP間的自縮合形成菊?；h(huán)丙基骨架 155
4.6 碳正離子引發(fā)的骨架重排及淬滅 156
4.7 頭-頭及頭-尾模式的烷基化偶聯(lián)：C30和C40萜類化合物 164
4.8 角鯊烯2,3-氧化物及環(huán)化的三萜 167
4.9 由八氫番茄紅素生成胡蘿卜素和維生素A 182
4.10 異戊二烯類與其他類天然產(chǎn)物之間的反應 187
4.11 由焦磷酸香葉酯生成裂環(huán)馬錢素：異胡豆苷及上千種生物堿的前體 191
參考文獻 194

第5章 生物堿199
5.1 引言 199
5.2 生物堿家族的分類 200
5.3 生物堿生物合成途徑中常見的酶促反應 202
5.4 三種芳香氨基酸用作生物堿的合成砌塊 207
5.5 色氨酸用作生物堿的合成砌塊 218
5.6 以鄰氨基苯甲酸作為起始和延伸單元用于構(gòu)建真菌肽基生物堿的復雜性 226
5.7 由色氨酸生成吲哚并咔唑類生物堿 233
5.8 由色氨酸氧化二聚化形成terrequinone 236
5.9 其他生物堿：甾體生物堿 237
5.10 小結(jié) 240
參考文獻 241

第6章 嘌呤和嘧啶衍生的天然產(chǎn)物245
6.1 引言 245
6.2 DNA和RNA中各嘌呤和嘧啶間的配對 246
6.3 RNA世界的遺跡 249
6.4 嘌呤和嘧啶的經(jīng)典生物合成路徑 250
6.5 咖啡因、可可堿和茶堿 252
6.6 植物異戊烯基腺嘌呤：細胞分裂素 253
6.7 核糖核苷酸的成熟及嘌呤和嘧啶天然產(chǎn)物的修飾 254
6.8 肽基核苷 261
6.9 小結(jié) 269
參考文獻 270

第7章 苯丙素類天然產(chǎn)物的生物合成275
7.1 引言 275
7.2 由苯丙氨酸生成對香豆酰輔酶A 277
7.3 單木質(zhì)醇、木脂素和木質(zhì)素的生物合成 281
7.4 從對香豆酰輔酶A到所有其他類型苯丙素 290
7.5 從查爾酮到黃烷酮類化合物等 296
7.6 肉桂酸來源的苯丙素類 305
7.7 最后留意一種不同的苯丙素途徑：酪氨酸作為質(zhì)體醌和生育酚類的前體 310
7.8 小結(jié) 313
參考文獻 314

第8章 吲哚萜類：生物堿Ⅱ319
8.1 引言 319
8.2 由色氨酸生成三環(huán)骨架的兩條途徑：β-咔啉和吡咯并吲哚 319
8.3 以Trp-Xaa二酮哌嗪NRPS裝配線產(chǎn)物為底物的區(qū)域選擇性異戊烯基化 322
8.4 吲哚環(huán)上的七個親核位點：豐富的可能性 325
8.5 真菌中由DKP產(chǎn)生色氨酸來源的生物堿 329
8.6 細菌中五環(huán)吲哚咔唑類化合物的形成 335
8.7 長春堿類化合物：從異胡豆苷到水甘草堿再到文多靈 337
8.8 鞘絲藻毒素：單一生物合成途徑中吲哚環(huán)上的單電子和雙電子反應模式 339
8.9 由色氨酸生成環(huán)匹阿尼酸 343
8.10 小結(jié) 346
參考文獻 346

第Ⅲ部分 天然產(chǎn)物生物合成途徑中的關鍵酶
第9章 天然產(chǎn)物碳-碳鍵形成中的碳自由基353
A.加氧酶
B.氧依賴型鹵代酶
9.1 引言 353
9.2 初級代謝與次級代謝中的加氧酶 355
9.3 氧化酶與加氧酶 358
9.4 加氧酶中的有機和無機輔因子 361
9.5 鐵依賴的加氧酶和黃素依賴的加氧酶催化的加氧反應的范疇與機制 363
9.6 特定天然產(chǎn)物途徑中的加氧酶 370
9.7 碳自由基與羥基自由基捕獲的解偶聯(lián)：天然產(chǎn)物生物合成中鐵依賴酶的次要還是核心目的？ 381
9.8 氧依賴型鹵代酶 389
9.9 底物氟化的非氧化途徑：氟化酶 397
9.10 小結(jié)：高價鐵（高價鐵氧物種）反應中間體的化學多功能性 397
參考文獻 399

第10章 S-腺苷甲硫氨酸：生物合成中單電子和雙電子反應形式407
10.1 引言 407
10.2 SAM的有氧自由基化學反應 411
10.3 SAM的厭氧自由基化學反應 415
10.4 自由基SAM酶的反應范疇 419
10.5 SAM用作輔酶 422
10.6 SAM作為可消耗的底物：無甲基轉(zhuǎn)移 425
10.7 惰性碳中心的甲基化：消耗兩分子SAM生成兩組不同的產(chǎn)物 433
10.8 SAM的反應性和功能總結(jié) 439
參考文獻 440

第11章 低聚糖和糖苷類天然產(chǎn)物445
11.1 引言 445
11.2 葡萄糖是初級代謝中主要的己糖 452
11.3 糖基化天然產(chǎn)物的展示 461
11.4 NDP-葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)镹DP-修飾己糖的化學邏輯 467
11.5 糖基轉(zhuǎn)移酶與糖苷酶的平衡：氰苷和硫代葡萄糖苷 474
11.6 氨基糖苷類：沒有苷元的寡糖 480
11.7 卡那霉素、妥布霉素、新霉素 481
11.8 鏈霉素 483
11.9 默諾霉素類 484
11.10 小結(jié) 488
參考文獻 488

第Ⅳ部分 基因組非依賴性和基因組依賴性的天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)
第12章 天然產(chǎn)物的分離和表征：不依賴基因的方法 493
12.1 引言 493
12.2 天然產(chǎn)物分離方法的歷史和現(xiàn)狀 493
12.3 特定天然產(chǎn)物的分離和表征 496
12.4 研究實例：歷史與現(xiàn)狀 499
12.5 五種植物來源的天然產(chǎn)物 500
12.6 三種微生物代謝產(chǎn)物 508
12.7 天然產(chǎn)物庫的擴充 511
參考文獻 532

第13章 后基因組時代的天然產(chǎn)物539
13.1 引言 539
13.2 利用生物信息學和計算來預測生物合成基因簇 544
13.3 膦酸酯類天然產(chǎn)物：基因組學能定義出完整的集合嗎？ 546
13.4 異源表達系統(tǒng)概述 550
13.5 途徑重構(gòu)的精選實例 552
13.6 細菌基因組中基于生物信息學的天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn) 562
13.7 大腸桿菌中的異源表達 563
13.8 利用代謝工程產(chǎn)生多樣化產(chǎn)物 566
13.9 采用即插即用的方法從細菌克隆轉(zhuǎn)錄沉默的未知功能基因簇 569
13.10 后基因組時代的比較代謝組學 571
參考文獻 574

主題詞索引 578