中文摘要：

对具有显著生物活性、独特化学结构的复杂天然产物进行生物合成研究，首先从基因和蛋白水平揭示复杂天然产物的生物合成机制，理解自然界是如何利用一系列酶有序地催化合成复杂而多样的天然产物；在此基础上通过操纵基因达到合成复杂天然产物类似物的化学目的，即在认识自然的基础上改造、创新。基于四氢异喹啉家族生物碱所具有的独特化学结构和优良抗肿瘤活性，我们以其中微生物来源的Saframycin A（SFM-A）为目标分子，从克隆其生物合成基因簇出发，采用分子生物学、化学及生物化学的手段来研究其生物合成。基本目的有三个1，克隆、分析SFM-A的生物合成基因簇，为通过代谢工程或化学半合成产生SFM类抗肿瘤化合物打基础；2，阐明该类结构新奇的生物碱的生物合成机制，从基因及酶催化反应的角度理解其生物合成过程；3，通过调控其生物合成基因产生该类化合物的结构类似物，为新型抗癌药的开发提供分子多样性。

结论摘要：

Saframycin-A(SFM-A）属于四氢异喹啉生物碱家族中一种微生物来源的具有良好抗肿瘤活性的抗生素。本课题克隆了负责SFM-A生物合成的完整基因簇，通过DNA顺序分析和生物信息学分析研究了其生物合成基因簇，结合体内基因敲除、互补和体外生化及基因异源表达研究提出了SFM-A的生物合成模型，为酶催化反应研究提供了基因材料。该课题首次克隆、研究了链霉菌中SFM-A生物合成的完整基因簇 (62,804 bp的DNA序列，包含47个新基因) ,其中sfmR1到sfmO6的30个基因与SFM-A的生物合成相关。根据体外生化实验和体内基因置换/互补相结合提出了SFM-A的生物合成是采取重复使用的NRPS机理，纠正了以往对该家族化合物生物合成的认识。通过NRPS重复使用和还原链终止的酶催化反应及非蛋白源氨基酸的生物合成研究为系统阐明SFM-A类天然产物的生物合成机制提供了分子水平的遗传和生化基础， SFM-A生物合成的部分基因在假单胞菌中进行异源表达得到新化合物为代谢工程或组合生物合成得到SFM-A类似物搭建了平台。