中科院微生物所陈义华研究组成功构建NAD+从头合成的新途径

中国科学院微生物研究所 · 公众号 · · 2021-03-04 09:54

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烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD ⁺ ，辅酶 I ，维生素 B3 的活性形式）是所有细胞都必须的基本生命分子之一。 NAD ⁺ 和其相应的还原形态 NADH 作为质子的受体或者供体参与各种氧化还原过程（如：糖酵解、柠檬酸循环、氧化磷酸化等）。

另外，在细胞的生长、分化、调节等非氧化还原过程中， NAD ^＋作为反应底物参与核酸、蛋白质等大分子的修饰，（如： NAD ⁺ 参与的 DNA 和 RNA 修饰、 NAD ⁺ 依赖的组蛋白去乙酰化、 NAD ⁺ 依赖的泛素化等）。 NAD ⁺ 由腺苷一磷酸 (AMP) 和烟酰胺单核苷酸 (NMN) 组成。在生物体内， NAD ⁺ 的合成包括从头合成途径和利用烟酰胺类前体的补救合成途径。现在已经发现了两条 NAD ⁺ 的从头合成途径：天冬氨酸途径（ Pathway I ）和色氨酸 - 犬尿酸途径（ Pathway II ）。

近日， 中国科学院微生物研究所陈义华研究组 在链霉菌次级代谢产物保罗霉素生物合成的启发下，设计创建了从分支酸到 NAD ⁺ 的人工合成途径— C3N 途径。在 C3N 途径中，研究人员首先利用参与吩嗪类化合物（ PhzE 、 PhzD ）和保罗霉素（ Pau20 ）生物合成的酶与芳香族化合物降解酶（ NbaC ）完成了从分支酸到喹啉酸的转化；进一步利用 NAD ⁺ 合成途径中的后三步反应，实现了 NAD ⁺ 分子的合成。