鄭勝藍(lán)，李宗顯，朱運(yùn)平，*

（1 北京工商大學(xué) 北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心 北京 100048 2 北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院 北京 100048）

榴菌素（Granaticin，GRA），屬于苯并異色烷醌類(lèi)化合物 （Benzoisochromanequinones，BIQ）。BIQ 類(lèi)化合物是研究聚酮合酶、抗生素生產(chǎn)、次級(jí)代謝以及調(diào)控的模式化合物，生物合成研究的代表性化合物放線紫紅素（Actinorhodin，ACT）以及美達(dá)霉素（Medermycin，MED）[1]等都是其家族成員，因這類(lèi)化合物通常具有抗菌、抗腫瘤等生理活性，故具有非常高的研究?jī)r(jià)值。作為BIQ 家族的一員，榴菌素及其類(lèi)似物亦具有優(yōu)異的抗菌、抗腫瘤、抗病原微生物的功能，且該類(lèi)化合物在堿性條件下呈現(xiàn)亮藍(lán)色，在功能性色素的領(lǐng)域亦有潛在應(yīng)用價(jià)值。這些獨(dú)特的功能使榴菌素受到研究者的關(guān)注。

1 榴菌素的基本特性

榴菌素的分子式為C22H10O10，分子質(zhì)量為444.42 u，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，其沸點(diǎn)為748.3 ℃，閃點(diǎn)為266.8 ℃，熔點(diǎn)為223～225 ℃，結(jié)晶時(shí)為深紅色晶體；榴菌素在極性溶劑（如水、甲醇、乙醇、乙腈、乙酸乙酯、DMSO 等）中溶解性較好，在水中的溶解度會(huì)隨著pH 值的增大而增大，不溶于石油醚、氯仿等非極性溶劑。在酸性條件下呈紅色，在堿性條件下呈紫藍(lán)色[2]。

榴菌素的化學(xué)結(jié)構(gòu)于1968年確定，屬于芳香聚酮中的苯并異色烷醌類(lèi)化合物[3-4]，具BIQ 的母核結(jié)構(gòu)，由BIQ 碳骨架和一個(gè)糖基附著組成，BIQ碳骨架含有并聯(lián)的兩個(gè)芳香環(huán)和一個(gè)帶有手性中心的吡喃環(huán)，在吡喃環(huán)的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)與放線紫紅素正好相反，其糖基的附著方式也十分特殊。以榴菌素為基礎(chǔ)，有多種榴菌素類(lèi)似物，如榴菌素B（Graticin B），二氫榴菌素（Didhydrogranaticin），二氫榴菌素B（Dihydrogranaticin B）等（圖1）。

圖1 榴菌素及其類(lèi)似物結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of granaticin and its analogus

BIQ 類(lèi)抗生素中的典型化合物除了放線紫紅素[5]和美達(dá)霉素[6]，還包括富倫菌素（Frenolicin）[7]，灰色菌素（Griseusin）[8]，卡拉芬凈（Kalafungin）[9]和七尾霉素（Nanaomycin）[10]等。該類(lèi)化合物具有共同的三環(huán)母核結(jié)構(gòu)，即萘并[2，3-c]吡喃-5，10-二酮的三環(huán)系統(tǒng)，也是BIQ 的發(fā)色基團(tuán)。在二氫吡喃基團(tuán)上γ-內(nèi)酯環(huán)的融合與打開(kāi)，順?lè)词中砸约拜镰h(huán)上側(cè)鏈基團(tuán)的連接附著造就了BIQ 化合物的結(jié)構(gòu)特異性。而榴菌素在C-9 和C-10 上附著的糖基以及附著方式引起了許多人的研究興趣（圖2）。

圖2 幾個(gè)代表性的BIQ 家族化合物結(jié)構(gòu)Fig.2 Structures of several representative BIQ antibiotics

2 榴菌素的來(lái)源

榴菌素的來(lái)源主要有化學(xué)合成及生物合成兩種途徑?；瘜W(xué)合成主要是依據(jù)化學(xué)降解和X 射線晶體衍生學(xué)解析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)合成。目前有兩種完整的合成路線：一種是1983年Yoshii 所建立的以四氫萘酮為原料的合成路線[11]。四氫萘酮作為底物，經(jīng)20 步的連續(xù)反應(yīng)合成得到榴菌素。在這一路線中，主要通過(guò)先合成氰基鄰苯二甲酸酯和邁克爾受體兩種前體物質(zhì)，再合成榴菌素，其關(guān)鍵步驟是Kraus 在合成卡拉芬凈過(guò)程中曾采用烯丙基醇的分子內(nèi)鈀催化的烷氧基羰基化。另一合成路線是由Ruben 于2012年建立[12-13]的以溴四氫萘酮為原料，先合成CD 環(huán)形成的溴化物和包含AB 環(huán)的酸酐，再實(shí)現(xiàn)榴菌素的合成。這一路線中，其關(guān)鍵步驟為Masquelin 在合成富倫菌素B（Frenolicin B） 的過(guò)程中曾采用的氧雜-Pictet-Spengler 反應(yīng)。由于化學(xué)合成的條件復(fù)雜，衍生物較多，產(chǎn)量低，致使其在榴菌素的制備中鮮有關(guān)注。

生物科技的發(fā)展為基因組的解析提供了技術(shù)手段和高效方法。人們開(kāi)始通過(guò)基因組學(xué)的解析對(duì)榴菌素進(jìn)行研究，除紫紅鏈霉菌（AJ011500）外，粵藍(lán)鏈霉菌 （GU233672）、玫瑰球孢鏈霉菌[30]（LZRD00000000） 以及本實(shí)驗(yàn)室先前所發(fā)現(xiàn)的黃草烏鏈霉菌（CP040244）的全基因組序列都陸續(xù)被測(cè)序以及解析。通過(guò)對(duì)不同菌株的榴菌素生物合成基因簇進(jìn)行分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)3 株菌株的榴菌素基因簇序列高度相似，生物合成基因（orf8-orf33）排序一致，相鄰基因的重疊編碼方式高度保守。與紫紅鏈霉菌相比，粵藍(lán)鏈霉菌和黃草烏鏈霉菌均存在側(cè)翼基因缺失或者插入，粵藍(lán)鏈霉菌在orf35處存在大片段基因的缺失，且出現(xiàn)基因移位[31]，而黃草烏鏈霉菌在orf7、orf8 存在基因缺失，在orf35處有大片段插入，正是這些基因片段的插入與缺失使得基因簇同源性存在差異。

勞動(dòng)爭(zhēng)議調(diào)解員采用換位思考的方法，要給當(dāng)事人灌輸凡事都要全面看問(wèn)題的觀點(diǎn)，告訴當(dāng)事人面對(duì)糾紛既要考慮自己的理由和利益，又要考慮對(duì)方的想法和感受。只有雙方設(shè)身處地地想一想對(duì)方的利益，才會(huì)感覺(jué)到對(duì)方的想法也是情理之中的事。這樣才能進(jìn)行有效的溝通。換位思考，實(shí)質(zhì)上是促使雙方相互理解，消除對(duì)抗情緒，從而達(dá)成和解的有效途徑。

3 榴菌素的生物合成研究進(jìn)展

3.1 榴菌素生物合成基因簇的研究

榴菌素的生物合成基因簇（gra）包含了37 個(gè)開(kāi)放閱讀框（Open reading frame，ORF），其中33個(gè)ORF（orf8～orf33）構(gòu)成了榴菌素的完整基因簇，而其側(cè)翼基因（orf7，orf35，orf6）在不同菌株中會(huì)有不同程度的插入、缺失或者編碼移位[2]。榴菌素基因簇中有15 個(gè)基因與放線紫紅素生物合成基因同源，有17 個(gè)基因與美達(dá)霉素生物合成基因同源，相較于放線紫紅素，榴菌素和美達(dá)霉素的基因簇中還多了與糖基合成相關(guān)的基因（圖3）。榴菌素的基因簇中包含最小PKS（minimal PKS）基因，酮基合成酶基因（KS）、鏈長(zhǎng)合成因子基因（CLF）、?；d體蛋白基因 （ACP），還有芳香化酶基因（ARO）、酮基還原酶基因 （KR）、環(huán)化酶基因（CYC），10 個(gè)左右相關(guān)的糖基合成基因和修飾的基因，如dTDP-1-葡萄合成酶，dTDP-葡萄糖-4，6-脫水酶、3-酮還原酶、糖基轉(zhuǎn)移酶基因等，以及一些尚未探明功能的未知基因（表1）。

榴菌素是通過(guò)二型聚酮合酶途徑（Polyketide synthaseⅡ，PKSⅡ）合成的。為了更加清楚地了解榴菌素生物合成的機(jī)制，人們對(duì)榴菌素合成的基因簇開(kāi)展了研究。Sherman 等[22]于1989年首先對(duì)榴菌素生物合成基因簇上的一段6.5 kb 的片段進(jìn)行了克隆測(cè)序，其中包含II 型PKS 途徑中的6個(gè)核心合成基因，即orf1～orf6。Bechthold 等[23]于1995年用黏粒載體構(gòu)建了紫紅鏈霉菌Tü22 的基因組文庫(kù)，篩選獲得一個(gè)包含榴菌素生物合成基因簇在內(nèi)的50 kb 大小的片段，對(duì)距離核心合成基因較遠(yuǎn)的7.3 kb 左右的片段進(jìn)行了測(cè)序，鑒定了包括dTDP-葡萄糖-4，6-脫水酶基因在內(nèi)的5個(gè)與糖基合成的相關(guān)基因。在此研究基礎(chǔ)上，1998年，Ichinose 等[24]測(cè)序并異源表達(dá)了榴菌素的完整基因簇，獲得了榴菌素，最終確定了榴菌素生物合成基因簇的完整序列。2010年Deng 等[25]首次在榴菌素產(chǎn)生菌（粵藍(lán)鏈霉菌）上建立有效的遺傳轉(zhuǎn)化體系。

圖3 放線紫紅素、美達(dá)霉素和榴菌素的生物合成基因簇Fig.3 The biosynthesis gene cluster of actinorhodin，medermycin and granaticin

表1 榴菌素生物合成基因及其推定功能Table 1 Biosynthesis genes of granaticin and its deduced functions

（續(xù)表1）

3.2.1 榴菌素發(fā)色基團(tuán)的合成 榴菌素發(fā)色基團(tuán)，即BIQ 發(fā)色基團(tuán)的合成途徑是Ⅱ型聚酮合酶途徑，參與該途徑主要的催化酶為KS（orf1）、CLF（orf2）、ACP（orf3），即最小迭代酶（Minimal PKS），他們以乙酰CoA 為起始單元，丙酰CoA 為延伸單元，經(jīng)過(guò)7 輪脫羧反應(yīng)，形成聚酮長(zhǎng)鏈，（CLF 雖與KS 同源，但是在活性位點(diǎn)缺少保守的半胱氨酸）；在原先的假定途徑中，C-9 在酮基還原酶（orf5）的作用下，先行還原成羥基，而后C-7 與C-12 環(huán)化，形成第一個(gè)芳香環(huán)[32]；最近生物化學(xué)研究表明，C-9 酮基還原酶是NAD（P）H 依賴性酶屬于短鏈脫氫酶 （Dehydrogenase/reductase SDR family）[33-34]，該類(lèi)酶更傾向結(jié)合雙環(huán)底物，這說(shuō)明了在C-9 酮基還原成羥基前，C-7 和C-12 已經(jīng)發(fā)生環(huán)化，而后在C-9 還原后，在芳香化酶（orf4）的催化下，脫去兩分子水，形成第一個(gè)芳香環(huán)[35-36]。隨后C-5 與C-14 閉合在環(huán)化酶（orf33）的作用下閉合，生成二環(huán)中間體。二環(huán)中間體的不穩(wěn)定性是聚酮折疊中的一大挑戰(zhàn)，ACP-聚酮復(fù)合物具有使聚酮鏈穩(wěn)定的作用[37]，因此ACP 的釋放問(wèn)題一直是研究的熱點(diǎn)，在原先的假定合成途徑中，從二環(huán)中間體到DNPA 的過(guò)程中，ACP 一直錨定在聚酮鏈上，直到DNPA 的形成，ACP 才從聚酮鏈上釋放；后期研究表明[38]，ACP 在形成二環(huán)中間體之后，C3還原之前就釋放了。orf6 編碼一個(gè)立體專一性酮還原酶，屬于SDR 家族蛋白的第二組，使C-3 的酮基還原成羥基，并負(fù)責(zé)C-3 的立體選擇性，C-3的羥基而在放線紫紅素和美達(dá)霉素中actⅥ-orf1和med-orf12 編碼的脫氫酶催化C-3 形成 （S）-DNPA 中間體[39]。orf21/orf34 與actVA-orf5/actVB同源，其編碼產(chǎn)物組成了一個(gè)雙組份的單加氧酶系統(tǒng)FMOs，既負(fù)責(zé)中心環(huán)的C-6 處形成對(duì)醌，也負(fù)責(zé)在形成側(cè)環(huán)處C-8 的羥基。而美達(dá)霉素基因簇中的同源基因med-7 轉(zhuǎn)錄翻譯一個(gè)單功能酶，只負(fù)責(zé)在C6 形成羥基[27]（圖5）。

相比化學(xué)合成法，生物合成具有環(huán)境友好、合成效率高、成本較低等優(yōu)勢(shì)。生物合成主要是在產(chǎn)榴菌素及其類(lèi)似物的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物中分離得到。1957年Corbaz 等[14]在橄欖色鏈霉菌中首次分離發(fā)現(xiàn)了榴菌素以及其類(lèi)似物榴菌素B，隨后人們分別在紫紅鏈霉菌（S.violaceoruber）[15]、嗜熱的紫鏈霉菌（S.thermoviolaceus subsp.pingens）[16]、玫瑰球孢鏈霉菌（S.globispororoseus var.granaticus）[17]、磚紅色鏈霉菌（S.lateritius）[18]、石蕊鏈霉菌（S.litmogenes）[19]、粵藍(lán)鏈霉菌（S.vietnamensis）[20]和小鏈霉菌（S.parvus）[21]中相繼發(fā)現(xiàn)和分離榴菌素及其類(lèi)似物。由于榴菌素這樣的天然產(chǎn)物，代謝途徑復(fù)雜，產(chǎn)物種類(lèi)及產(chǎn)量難以控制，目前尚未有采用生物法工業(yè)化制備榴菌素及其類(lèi)似物的方法。因此，為了提高生物合成的效率，降低合成成本，探明榴菌素生物合成的途徑和機(jī)制是研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。

圖4 已測(cè)序的榴菌素基因簇對(duì)比Fig.4 The comparison of sequenced granaticin gene clusters

3.2 榴菌素的生物合成機(jī)理研究

隨著基因克隆表達(dá)、敲除技術(shù)的發(fā)展，榴菌素中許多未知基因的功能逐漸被探明。Ichinose 等[26]在美達(dá)霉素基因簇進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)med-orf24負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄和翻譯一種磷酸泛酰巰基乙胺基轉(zhuǎn)移酶，而med-orf24 與gra-orf32 具有一定的同源性，其產(chǎn)生的蛋白與med-orf24 轉(zhuǎn)錄翻譯的產(chǎn)物具有38%的相似性，因此認(rèn)為gra-orf32 的蛋白酶產(chǎn)物屬于該家族；鄧名榮[2]對(duì)orf20 基因進(jìn)行體內(nèi)敲除與體外重組表達(dá)，發(fā)現(xiàn)orf20 雖具備過(guò)氧化物應(yīng)答（SoxR）的作用，但在榴菌素生產(chǎn)過(guò)程中并不參與抗氧化脅迫，而是對(duì)orf15 的轉(zhuǎn)錄表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，從而控制榴菌素的產(chǎn)量，對(duì)榴菌素的產(chǎn)生具有負(fù)調(diào)控作用；Taguchi 等[27]發(fā)現(xiàn)負(fù)責(zé)編碼一種雙組份的單加氧酶系統(tǒng)FMOs 的同源基因actVA-orf5 和gra-orf21 是雙功能的，既負(fù)責(zé)中心環(huán)的C-6 處形成對(duì)醌，也負(fù)責(zé)在側(cè)環(huán)處形成C-8 羥基。鄧名榮等[28]還發(fā)現(xiàn)orf10/orf11 與枯草芽孢胞桿菌中的多效性雙組份系統(tǒng)（TCS）degU/degS 具有較高的同源性，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)orf10/orf11 可能通過(guò)接收上游信號(hào)而激活途徑特異性轉(zhuǎn)錄激活基因orf9 的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)一步激活榴菌素生活合成基因的表達(dá)。Liu 等[29]發(fā)現(xiàn)與gra-orf31、ActVI-ORF 同源的med-orf10在合成美達(dá)霉素時(shí)進(jìn)行蛋白表達(dá)，雖然前期研究已知ActVI-ORF 的敲除會(huì)導(dǎo)致放線紫紅素的產(chǎn)量的降低，但其具體作用機(jī)制以及是否參與生物合成尚不明確，因此med-orf10 的表達(dá)證實(shí)了該基因在美達(dá)霉素合成時(shí)起到了調(diào)控作用。

圖5 榴菌素發(fā)色基團(tuán)合成途徑Fig.5 The synthesis pathway of granaticin chromophore

3.2.2 榴菌素糖基的合成與附著 榴菌素上的糖基由葡萄糖轉(zhuǎn)化而來(lái)。在基礎(chǔ)代謝的過(guò)程中，葡萄糖經(jīng)己糖激酶催化后生成葡萄糖-6-磷酸 （Glucose-6-P），后經(jīng)α-磷酸葡糖變位酶催化生成葡萄糖-1-磷酸（D-Glucose-1-phosphate），作為榴菌素次級(jí)代謝中糖基合成的前體[2]。在隨后的推測(cè)合成過(guò)程中，葡萄糖-1-磷酸被腺苷二磷酸葡萄糖合酶（orf16）催化，生成腺苷二磷酸葡萄糖（dTDP-DGlucose），在dTDP 葡萄糖4，6 脫水酶（orf17）的作用下轉(zhuǎn)化為dTDP-4-酮-6-脫氧-D-葡萄糖[40]。該催化步驟包含了一系列復(fù)雜的質(zhì)子轉(zhuǎn)移、C-6 羥基的消除以及氫化物的轉(zhuǎn)移，雖然尚未有充足的試驗(yàn)證明orf16 和orf17 參與了該催化反應(yīng)，但是由于基因簇中只有這一組酶能夠參與這一催化步驟，因此研究人員還是假定了該條合成途徑。為了移除C-2 的羥基，dTDP-4-酮-6-脫氧-D-葡萄糖在2，3-脫水酶（orf27）催化下生成一個(gè)不穩(wěn)定的二酮中間體[41-42]，隨后在3-酮還原酶（orf26）的作用下轉(zhuǎn)化成dTDP-4-酮-2，6-雙脫氧-D-蘇式-葡萄糖，即榴菌素的糖基——dTDP-4-酮-D-蘇式-己酮糖（dTDP-4-keto-D-thero-hexulose）[43]。

榴菌素的生物活性引起人們對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行深入的探討，在抑菌活性的研究中，Kersten 等[50]和Kersten 等[51]通過(guò)榴菌素抑制尿嘧啶與RNA 的結(jié)合以及影響DNA 的體外試驗(yàn)，推斷其能夠抑制枯草芽孢桿菌DNA 和RNA 的合成；隨后Ogilvie等[52-53]發(fā)現(xiàn)榴菌素主要通過(guò)，抑制亮氨酰tRNA 合成酶，干擾tRNALeu氨?；?，使細(xì)胞蛋白質(zhì)和RNA合成受阻，從而間接抑制RNA 的合成抑制了枯草芽孢桿菌生長(zhǎng)；隨后Weiser 等[54]確定榴菌素B 與放線紫紅素D 和鏈霉素（Streptolydigin）一樣可以在體外抑制枯草芽孢桿菌DNA 依賴的RNA 合成，該抑制作用與Mg2+濃度成反比，與DNA 模板濃度成正比，同時(shí)他們認(rèn)為在體內(nèi)作用中，該抑制途徑并不是榴菌素B 的唯一作用位點(diǎn)。Heinstein[48]在研究榴菌素對(duì)核糖體RNA 成熟的抑制性和細(xì)胞周期特異性時(shí)也認(rèn)為雖然榴菌素能抑制KB 細(xì)胞的rRNA，但這并不是致死細(xì)胞的主要作用機(jī)制。在抗腫瘤活性的研究中，1981年Lopez 等[55]發(fā)現(xiàn)榴菌素可以抑制次黃嘌呤核苷酸形成黃嘌呤核苷酸；2007年日本的Iwasaki 等[56]報(bào)道榴菌素可以抑制修飾Ras 蛋白的法尼基轉(zhuǎn)移酶，阻礙癌細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。2008年任曉等[57]發(fā)現(xiàn)榴菌素抑制次黃嘌呤核苷酸的作用位點(diǎn)是抑制次黃嘌呤脫氫酶基因，該酶在癌細(xì)胞惡性增殖中發(fā)揮著重要作用，也是抗癌藥物開(kāi)發(fā)的靶標(biāo)位點(diǎn)。

榴菌素B 是在榴菌素含有一個(gè)糖基的基礎(chǔ)上，添加一個(gè)L-玫紅糖（L-Rhodinose）。該糖基前期合成步驟與第一個(gè)糖基相同，在dTDP-4-酮-D-蘇式-己酮糖形成后，脫氧酶（orf23）與輔酶磷酸吡哆胺（PMP）催化其形成一個(gè)中間產(chǎn)物，orf24可能編碼一個(gè)還原酶輔助orf23 催化C-3 的脫氧反應(yīng)，從而形成第二個(gè)中間體，然后再由orf23 催化形成dTDP-4-酮-2，3，6-三脫氧-D-蘇式-己酮糖 （dTDP-4-keto-2，3，6-trideoxy-D-threo-hexulose）。orf24 的作用機(jī)理尚未完全闡明，根據(jù)研究推測(cè)其也可能作為一個(gè)調(diào)控基因負(fù)責(zé)榴菌素B 或者二氫榴菌素B 糖基分支的合成。脫氧反應(yīng)后得到的dTDP-4-酮-2，3，6-三脫氧-D-蘇式-己酮糖經(jīng)表異構(gòu)化酶（orf25）催化后，形成dTDP-2，3，6-三脫氧-4-酮-赤式-己酮糖，但這個(gè)過(guò)程的順序也并未明確，dTDP-2，6-二脫氧-D-蘇式-己酮糖（dTDP-2，6-dideoxy-D-threo-hexulose）和dTDP-2，3，6-三脫氧-D-赤式-己酮糖 （dTDP-2，3，6-trideoxy-D-glycero-hexulose） 都可作為表異構(gòu)酶的催化底物，因此該步驟也可能是C-5 上的甲基先異構(gòu)化生成dTDP-4-酮-赤式-橄欖糖（dTDP-4-keto-glycerol-olivose）后，再進(jìn)行C-3 的脫氧。最終dTDP-2，3，6-三脫氧-4-酮-赤式-己酮糖在還原酶（orf22）作用下形成dTDP-L-玫紅糖（dTDP-L-rhodinose）[44]（圖6）。

圖6 榴菌素糖基以及榴菌素B 糖基的合成途徑Fig.6 The biosynthesis of the sugar moieties of granaticin and granaticin B

榴菌素及其類(lèi)似物具有抗菌、抗腫瘤和抗病原微生物等多種生物活性。對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌，如枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌具有較強(qiáng)的抗菌活性（MIC 0.25～1.75 μg/mL）；對(duì)小鼠淋巴癌細(xì)胞P-388 細(xì)胞（T/C 166% 1.5 mg/kg）[19]、人口腔表皮樣癌細(xì)胞株KB（ED503.2 g/mL）[48]、人類(lèi)宮頸癌細(xì)胞海拉細(xì)胞（LC500.83 μmol/L）等腫瘤細(xì)胞具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性[49]；對(duì)禽瘟病毒、病原微生物等也具有一定的抑制作用；此外榴菌素還具有抑制許多致病菌的生物膜形成的潛力，由一組致病菌形成的生物膜及其對(duì)可用的抗生素的抵抗力是導(dǎo)致一些慢性和持續(xù)性感染的主要原因，榴菌素B 對(duì)預(yù)制生物膜和浮游細(xì)胞也具有較強(qiáng)的抑制活性[49]。

圖7 榴菌素糖基推測(cè)的兩種附著途徑Fig.7 The two possible pattern of sugar attachment of granaticin

3.3 榴菌素及其類(lèi)似物生物合成調(diào)控

研究生物合成基因簇及生物合成機(jī)制的根本目的是為了能夠通過(guò)生物調(diào)控的方式提高榴菌素及其類(lèi)似物的產(chǎn)量，為生物法工業(yè)化制備榴菌素及其類(lèi)似物奠定基礎(chǔ)。Deng 等[46]通過(guò)過(guò)表達(dá)環(huán)化酶基因，提高中間二環(huán)體的生產(chǎn)效率，從而提高榴菌素以及榴菌素B 的產(chǎn)量；Wang 等[47]通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)分析聚酮化合物的初級(jí)代謝與次級(jí)代謝的關(guān)系，從而建立誘導(dǎo)表達(dá)質(zhì)粒，大幅度提高聚酮化合物的產(chǎn)量。Sung 等[30]將榴菌素產(chǎn)生菌玫瑰球孢鏈霉菌與4 種人類(lèi)病原體共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其可以誘導(dǎo)榴菌素、榴菌素B 等次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高其產(chǎn)量。目前，關(guān)于榴菌素及其類(lèi)似物產(chǎn)量的提高和高效合成的關(guān)注度較低，以研究較為成熟的聚酮類(lèi)化合物作為參考，借鑒其生物調(diào)控的研究方法及思路，來(lái)開(kāi)展榴菌素及其類(lèi)似物生物合成調(diào)控的研究，有效提高榴菌素及其類(lèi)似物的產(chǎn)量，對(duì)該類(lèi)化合物的工業(yè)化生產(chǎn)和合成機(jī)理的探索具有一定的意義和參考價(jià)值。

上述研究表明，跨文化交際學(xué)的“修辭轉(zhuǎn)向”重申了通過(guò)承認(rèn)不同主張、文化或個(gè)體來(lái)建立一個(gè)和諧社會(huì)或世界，而不是對(duì)文化差異擺出不加分辨的寬容態(tài)度的重要性。

4 榴菌素及其類(lèi)似物的生物活性研究進(jìn)展

4.1 榴菌素及其類(lèi)似物的生物活性

在后期糖基化修飾時(shí)，dTDP-4-酮-D-蘇式-橄欖糖通過(guò)兩個(gè)碳碳單鍵附著在BIQ 發(fā)色基團(tuán)上，人們對(duì)于其附著方式有兩種猜想：一是糖基配體BIQ 發(fā)色基團(tuán)的C-8 先進(jìn)行羥基化，生成8-羥基-BIQ，在糖基轉(zhuǎn)移酶（orf14）的作用下，dTDP-4-酮-D-蘇式-橄欖糖的C-1′與BIQ 的C-9 之間生成第一個(gè)碳碳單鍵，隨后通過(guò)分子內(nèi)的羥醛縮合使得糖基配體環(huán)化，而后與BIQ 的C-10 與糖基的C-4′連接生成第二個(gè)碳碳單鍵；二是BIQ 發(fā)色基團(tuán)先與dTDP-4-酮-D-蘇式-橄欖糖發(fā)生分子間的羥醛縮合，糖基的C-4′與BIQ 的C-10 之間生成第一個(gè)碳碳單鍵，隨后BIQ 的C-8 發(fā)生羥基化，最后在糖基的C-1′與BIQ 的C-9 之間發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化，形成第二個(gè)碳碳單鍵[24]。目前糖基的附著方式尚未完全明確，雖然根據(jù)研究推測(cè)第一種附著方式的可能性更大，但是該機(jī)制需要C-糖基轉(zhuǎn)移酶識(shí)別糖苷配體也就是BIQ 發(fā)色基團(tuán)的總體特征，否則將無(wú)法解釋如何識(shí)別C-9 作為糖基附著位點(diǎn)。在第二種連接途徑中，雖然參與連接反應(yīng)的酶可能在BIQ 家族中沒(méi)有同源物，但也不排除可能由榴菌素基因簇中未探明的基因所負(fù)責(zé)。因此，無(wú)論是雙鍵連接的先后順序還是第二個(gè)碳碳鍵的形成是否為自發(fā)性連接都還是榴菌素糖基化修飾的未解之謎，這些問(wèn)題使得人們對(duì)榴菌素產(chǎn)生了強(qiáng)烈的研究興趣[37]。鄧名榮等[45]純化了糖基轉(zhuǎn)移酶，確認(rèn)了其負(fù)責(zé)催化榴菌素B 糖基附著中碳碳鍵連接，通過(guò)對(duì)酶的催化活性位點(diǎn)、酶的結(jié)構(gòu)的解析、基因敲除或過(guò)表達(dá)等手段來(lái)探索其對(duì)次級(jí)代謝合成的影響。

四十二歲那年，李白游到了京城，拜見(jiàn)了文壇高士賀知章。賀知章出于禮貌，隨手翻閱著李白呈上的詩(shī)文。讀到《蜀道難》時(shí)，老頭登時(shí)被驚住，連呼“天縱奇才，下凡的謫仙！”。

在人們對(duì)榴菌素的探索中，還發(fā)現(xiàn)了許多榴菌素類(lèi)似物，這些類(lèi)似物也具有和榴菌素一樣的生物活性。除了常見(jiàn)的榴菌素B、二氫榴菌素等，2015年Jiang 等[58]從紫紅鏈霉菌（Strepomyces sp.CCPC200532） 中分離出6-脫氧-13-羥基-8，11-二酮-二氫榴菌素B（1）和A（2）（6-deoxy-13-hydroxy-8，11-dione-dihydrogrsnsticins B and A），其中化合物1 可以生物轉(zhuǎn)化成榴菌素B，且對(duì)一些癌癥細(xì)胞菌株具有毒活性。2019年Lü 等[59]從鏈霉菌166# 的發(fā)酵液分理出一種帶有7 環(huán)結(jié)構(gòu)的雜化聚酮絡(luò)合物sekgranaticin，并闡明了其相關(guān)的合成機(jī)制。

“王老師，徐姍回來(lái)了！”我班的語(yǔ)文老師興致沖沖的對(duì)我說(shuō)道。我沒(méi)有見(jiàn)過(guò)徐姍，心里卻一直勾勒這這位學(xué)生的樣貌，是怎樣的學(xué)生能引起老師如此的關(guān)愛(ài)呢？我不知道她轉(zhuǎn)回我班的消息是否可靠，直到后來(lái)她父親帶著她來(lái)我辦公室報(bào)名，徐姍的確是轉(zhuǎn)回來(lái)了。初見(jiàn)徐婭，是一個(gè)大眼睛、漂亮的小姑娘!

結(jié)合歷史來(lái)看，印刷技術(shù)的每一次進(jìn)步，都為文化產(chǎn)品帶來(lái)了更多的機(jī)遇。如何應(yīng)用新的印刷技術(shù)，將數(shù)字與紙質(zhì)完美融合并長(zhǎng)久保留，是個(gè)課題。比如，自然、科技類(lèi)出版物如果用上AR等數(shù)碼技術(shù)會(huì)更形象生動(dòng)，但怎樣在紙面上進(jìn)行長(zhǎng)久保留，這就對(duì)大數(shù)據(jù)的建立有更高的要求。業(yè)內(nèi)已有先行企業(yè)像同昆數(shù)碼，正展開(kāi)這方面的研究。

4.2 榴菌素及其類(lèi)似物的應(yīng)用前景

早期由于榴菌素類(lèi)化合物具有較大的細(xì)胞毒活性，所以對(duì)其藥用價(jià)值并沒(méi)有進(jìn)行深入評(píng)估。隨著研究的發(fā)現(xiàn)，榴菌素以及類(lèi)似物的生物活性不斷被挖掘，其可作為氨酰tRNA 合酶、法尼基轉(zhuǎn)移酶、黃嘌呤核苷酸脫氫酶等多個(gè)藥物靶標(biāo)酶抑制劑，以其作為先導(dǎo)化合物，開(kāi)發(fā)改造獲得低毒的衍生物具有良好的前景[2]，而且隨著不斷有新的榴菌素類(lèi)似物的發(fā)現(xiàn)，成藥選擇更為全面，成藥性也逐步被挖掘。2016年Kunnari[60]將榴菌素B 與甲醇和丙醇混合形成結(jié)晶型A，經(jīng)臨床試驗(yàn)證明新的結(jié)晶形式榴菌素B 可以作為一種制藥成分治療增生性疾病如急性髓性白血病、慢性淋巴細(xì)胞白血病、甲狀腺癌等。2017年Ramachandran 等[61]在研究沙眼衣原體的致病因子巨噬細(xì)胞感染性增強(qiáng)因子（Macrophage infectivity potentiator，Mip）時(shí)，利用藥效團(tuán)模型和分子對(duì)接模擬來(lái)發(fā)現(xiàn)Mip 抑制劑，發(fā)現(xiàn)榴菌素是先導(dǎo)化合物的首選。2017年鄭智慧等[62]發(fā)現(xiàn)榴菌素及其同分異構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)類(lèi)似物可以抑制吲哚胺2，3 雙加氧酶（IDO）和色氨酸2，3-雙加氧酶（TDO）。將榴菌素化合物與一種或多種藥學(xué)上可接受的載體、賦形劑或稀釋劑混合，可用于預(yù)防或治療由IDO 和/或TDO 引起的色氨酸代謝相關(guān)的病理學(xué)特征的疾病，如腫瘤免疫逃逸、神經(jīng)系病癥和心血管疾病等。榴菌素以及類(lèi)似物成藥性的開(kāi)發(fā)說(shuō)明了其作為一種高生物活性的化合物具有深遠(yuǎn)的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

5 展望

榴菌素作為BIQ 家族中的一員，在抑菌、抗腫瘤方面具有良好的功效。隨著對(duì)榴菌素研究的深入，其應(yīng)用潛力和藥用價(jià)值逐漸被挖掘。榴菌素能抑制并攻擊發(fā)揮腫瘤細(xì)胞活性的靶標(biāo)酶，阻斷腫瘤細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)，抑制病原微生物以及生物膜的形成。從已知已測(cè)序的榴菌素合成基因簇片段分析，其片段大小在36～40 kb 左右，相對(duì)于大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素基因簇，小片段的榴菌素的遺傳操作更為簡(jiǎn)便，更有利于進(jìn)行代謝工程的改造。對(duì)于抗生素的改造和大批量生產(chǎn)上具有一定的意義。

1.2.2 觀察組。采用低溫等離子射頻法切除扁桃體：使用低溫等離子刀頭（成都美創(chuàng)MC-GZ310，MC401），將切割調(diào)至6檔，凝血調(diào)至3檔后使用消融刀頭面向包膜側(cè)，后用刀頭分離扁桃體，遇血管采用低溫等離子電凝止血。術(shù)后給予抗感染及止血治療，飲食由流質(zhì)逐漸過(guò)渡至半流質(zhì)，4～6 d出院。

榴菌素研究至今，其基因簇上還存著一些功能未知的基因，代謝途徑中二環(huán)中間體的后期修飾并未完全闡明，特別是特殊的糖基附著方式和作用也尚未清晰。糖基化修飾在天然產(chǎn)物中具有重要作用，可能賦予或抑制了天然產(chǎn)物的生理活性。糖基附著機(jī)制以及后期修飾機(jī)制的探索是榴菌素研究與改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過(guò)概述榴菌素結(jié)構(gòu)、活性、合成機(jī)制和應(yīng)用，闡明了榴菌素研究的現(xiàn)狀和價(jià)值，為榴菌素的深入探討、改造和利用提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)方向，為BIQ 化合物代謝工程的研究和開(kāi)發(fā)提供思路和見(jiàn)解。