スカリンとルグロシンAの絡み合った生合成は、ケージ構造ビサントラキノンの形成の根底にあります

スカイリンとルグロシンAは、多くの真菌に見られる生物活性ビサントラキノンであり、前者はヒペリシン（多様な生物活性植物化学）の前駆体として示唆され、後者はその異なるケージ様構造によって特徴付けられています。しかし、彼らの生合成経路は神秘的なままですが、60年以上にわたって特徴付けられてきました。ここでは、Talaromyces sp。Ye3016、Aconitum Carmichaeliに存在する真菌内生菌。ゲノムシーケンス、遺伝子の不活性化、異種発現、および生体伝達検査の組み合わせにより、分子構造に関与する遺伝子機能、生合成前駆体、および酵素セットの識別が可能になりました。特に、Skyrinは、ラグによって触媒されたエモジンラジカルの5,5 '減少から形成されることが実証されました。これは、（化学療法）酵素合成のダメリックポリフェノールの酵素合成に潜在的に適用できることが証明されています。真菌のアルドケトレダクターゼRughは、エモジンラジカル結合の直後に最も近いスキリン前駆体（CSP）をハイジャックできることが示されました。ケトン還元型のCSPをルグロシンに環化しますA、多様なケージ構造ビサントラキノンの代表。集合的に、この作業は、ビサントラキノン生合成の理解を更新し、スカイリン、ルグロシンA、およびその兄弟への合成生物学アクセスへの道を開きます。

Skyrin and rugulosin A are bioactive bisanthraquinones found in many fungi, with the former suggested as a precursor of hypericin (a diversely bioactive phytochemical) and the latter characterized by its distinct cage-like structure. However, their biosynthetic pathways remain mysterious, although they have been characterized for over six decades. Here, we present the rug gene cluster that governs simultaneously the biosynthesis of skyrin and rugulosin A in Talaromyces sp. YE3016, a fungal endophyte residing in Aconitum carmichaeli. A combination of genome sequencing, gene inactivation, heterologous expression, and biotransformation tests allowed the identification of the gene function, biosynthetic precursor, and enzymatic sets involved in their molecular architecture constructions. In particular, skyrin was demonstrated to form from the 5,5'-dimerization of emodin radicals catalyzed by RugG, a cytochrome P450 monooxygenase evidenced to be potentially applicable for the (chemo)enzymatic synthesis of dimeric polyphenols. The fungal aldo-keto reductase RugH was shown to be capable of hijacking the closest skyrin precursor (CSP) immediately after the emodin radical coupling, catalyzing the ketone reduction of CSP to inactivate its tautomerization into skyrin and thus allowing for the spontaneous intramolecular Michael addition to cyclize the ketone-reduced form of CSP into rugulosin A, a representative of diverse cage-structured bisanthraquinones. Collectively, the work updates our understanding of bisanthraquinone biosynthesis and paves the way for synthetic biology accesses to skyrin, rugulosin A, and their siblings.