天然環(huán)庚三烯酚酮類化合物的生物合成及生物活性研究進展

張叢，武臨專，王麗非，洪斌

環(huán)庚三烯酚酮（tropolone）類化合物最早在真菌的次級代謝天然產(chǎn)物中被發(fā)現(xiàn)，隨后，在細菌次級代謝產(chǎn)物、植物和海洋生物中也發(fā)現(xiàn)了此類化合物的存在[1]。它的核心基團為獨特的環(huán)七-2,4,6-三烯酮非苯芳香環(huán)結(jié)構(gòu)。環(huán)庚三烯酚酮類化合物目前已被報道具有廣泛的生物學(xué)活性，主要包括抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗炎、殺蟲等作用[2]。構(gòu)效關(guān)系研究表明，一些環(huán)庚三烯酚酮類化合物的活性來自于核心的非苯芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，針對某些生理相關(guān)的金屬酶，該結(jié)構(gòu)具有金屬螯合和氧化還原能力[3-5]。本文主要對天然的環(huán)庚三烯酚酮類化合物的結(jié)構(gòu)多樣性、生物合成機制以及相關(guān)的生物活性報道進行綜述。

1 結(jié)構(gòu)多樣的環(huán)庚三烯酚酮類天然產(chǎn)物

1942 年，研究人員最初從一株青霉菌屬（Penicillium stipitatum）真菌代謝產(chǎn)物中提取并分離得到密擠青霉酸（stipitatic acid），然而并沒有確證它的結(jié)構(gòu)[6]。1945年，科學(xué)家猜想密擠青霉酸可能包含非苯環(huán)的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)[7]。直到 1950年，該化合物的結(jié)構(gòu)才被證實，即包含七元非苯基芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被命名為環(huán)庚三烯酚酮[8]。自此，開啟了人們對非苯環(huán)芳香族化合物的研究熱潮。

迄今為止，隨著化學(xué)分離技術(shù)、測序技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已在真菌、細菌和植物的代謝產(chǎn)物中提取、分離與鑒定了 200 多種天然的環(huán)庚三烯酚酮化合物，但是在天然產(chǎn)物中環(huán)庚三烯酚酮的核心母核結(jié)構(gòu)依然十分少見[2]。常見的環(huán)庚三烯酚酮類化合物根據(jù)母核結(jié)構(gòu)上取代基團的性質(zhì)，取代基團上碳環(huán)的數(shù)目以及雜原子的存在與否，大體分為 9 類：環(huán)庚三烯酚酮和羥基環(huán)庚三烯酚酮（hydroxytropolone）、環(huán)庚三烯酮（tropone）、歐側(cè)柏酚（thujaplicin）及其類似物、環(huán)庚三烯酚酮酸、簡單的雙環(huán)環(huán)庚三烯酚酮、含有一個環(huán)庚三烯酚酮單元的多環(huán)結(jié)構(gòu)、含有兩個環(huán)庚三烯酚酮單元的多環(huán)結(jié)構(gòu)、含硫原子的環(huán)庚三烯酚酮、含氮原子的環(huán)庚三烯酚酮，展現(xiàn)了這一類化合物的結(jié)構(gòu)多樣性（表1）[1,9]。

2 環(huán)庚三烯酚酮類化合物的生物合成途徑

隨著越來越多的新環(huán)庚三烯酚酮類化合物的發(fā)現(xiàn)以及它們多樣的生物活性被報道，吸引人們越來越關(guān)注這類化合物的生物合成途徑。了解這類化合物的生物合成途徑，有利于在不同物種中尋找發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)的環(huán)庚三烯酚酮衍生物，利于對此類化合物進行定向改造，提高特定活性衍生物的產(chǎn)量。在原核生物和真核生物中，環(huán)庚三烯酚酮生物合成途徑各不相同。細菌使用莽草酸途徑、苯乙酸代謝或 II 型聚酮合成酶（polyketide synthase，PKS）產(chǎn)生環(huán)庚三烯酚酮的核心骨架；而真菌利用非還原性聚酮合成酶（non-reducing polyketide synthase，nr-PKS）途徑；植物利用萜類或生物堿途徑來合成關(guān)鍵的七元環(huán)部分。盡管合成路線不同，但是在以上途徑中，環(huán)庚三烯酚酮的七元環(huán)都是由六元環(huán)氧化擴環(huán)而來。

2.1 莽草酸途徑和苯乙酸代謝

在細菌的代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了環(huán)庚三烯酚酮類化合物，引起了人們對這類化合物生物合成途徑的關(guān)注。1992年，科研人員利用同位素示蹤的方法在植物病原菌Burkholderia plantarii中發(fā)現(xiàn)，葡萄糖可經(jīng)莽草酸途徑合成苯乙酸，隨后苯乙酸代謝為含有環(huán)庚三烯酚酮結(jié)構(gòu)的化合物 tropodithietic acid（TDA）[10]。2012年，通過對合成 TDA 的關(guān)鍵酶基因阻斷實驗，證實 TDA 確實起源于莽草酸途徑和苯乙酸代謝偶聯(lián)的生物合成途徑[11]。

雙功能酶 PaaZ 是苯乙酸代謝途徑中的關(guān)鍵酶。PaaZ的 N 端包含一個醛脫氫酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）結(jié)構(gòu)域，C 端包含烯酰輔酶 A 水合酶（enoyl-CoA hydratase，ECH）結(jié)構(gòu)域。PaaZ 的 ECH 結(jié)構(gòu)域能夠催化氧雜環(huán)庚三烯酮環(huán)水解斷裂生成半醛結(jié)構(gòu)，ALDH 結(jié)構(gòu)域進一步氧化半醛結(jié)構(gòu)，并在其他酶的催化下將 PAA 降解為2 分子乙酰輔酶 A 和 1 分子琥珀酰輔酶 A[12]。3,7-二羥基環(huán)庚三烯酚酮（dihydroxytropolone，DHT）是從鏈霉菌中分離得到的一種具有抗菌、抗癌和抗病毒活性的多羥基環(huán)庚三烯酚酮類化合物。Chen 等[13]通過異源表達，基因敲除和生物轉(zhuǎn)化方法確定了 DHT 的生物合成途徑。在異源宿主天藍色鏈霉菌中，產(chǎn)生 DHT 需要 DHT 生物合成基因簇trl和位于trl基因簇之外的基因簇paa，paa編碼好氧苯乙酸降解途徑相關(guān)的酶。天藍色鏈霉菌中存在著與 PaaZ 的 C 端ECH 結(jié)構(gòu)域同源的蛋白 TrlA，但是 TrlA 缺少 ALDH 結(jié)構(gòu)域，從而截斷了苯乙酸分解代謝途徑，為七元環(huán)中間體的形成提供更多的苯乙酸前體。TrlB 和 TrlH 促進了苯丙酮酸的從頭合成，從而為鏈霉菌高產(chǎn)生 DHT 提供了豐富的前體。單加氧酶 TrlE 和 TrlCD 催化環(huán)庚三烯酮的區(qū)域選擇性羥基化生成 DHT（圖1）。這一研究揭示了鏈霉菌中分支酸和苯丙酮酸的合成、苯乙酸的分解代謝和環(huán)庚三烯酚酮的生物合成之間的天然聯(lián)系。

表1 環(huán)庚三烯酚酮類化合物的分類

基于對細菌產(chǎn)生環(huán)庚三烯酚酮類化合物生物合成機制的理解，Li 等[14]設(shè)計了一條雜合的環(huán)庚三烯酮的生物合成途徑，將苯乙酸降解途徑和環(huán)庚三烯酮的生物合成相結(jié)合，在大腸桿菌中進行重組。為了簡化生物合成途徑的構(gòu)建，整條生物合成路線最大限度地利用了大腸桿菌內(nèi)源基因，共分為四個模塊：內(nèi)源莽草酸途徑、雜合的 PAA 生物合成模塊、內(nèi)源 PAA 分解代謝模塊和異源的環(huán)庚三烯酮生物合成模塊。同時，引入點突變，使 PaaZ 的 N 端醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域失活，將碳流重新導(dǎo)向到環(huán)庚三烯酮的合成。最終在搖瓶實驗中，利用這種人工設(shè)計的生物合成途徑從頭合成環(huán)庚三烯酮，最佳效價為（65.2 ± 1.4）mg/L。這一研究結(jié)果，為可持續(xù)生產(chǎn)環(huán)庚三烯酮及其衍生物提供了潛在的策略與方向。

2.2 II 型 PKS 途徑

Isatropolones、rubrolones、isarubrolones 以及 rubterolones等化合物是由放線菌產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，它們結(jié)構(gòu)相似，都是具有一個環(huán)庚三烯酮環(huán)、一個四取代吡啶環(huán)、一個環(huán)戊酮、一個脫氧糖等的多環(huán)化合物。由于這一系列化合物具有廣泛的生物學(xué)活性和潛在的工業(yè)應(yīng)用價值，關(guān)于它們的生物合成方面的研究相繼開展。

Yan 等[15]利用同位素標記的方法確定在鏈霉菌中rubrolones 的生物合成由 II 型 PKS 催化，核心骨架經(jīng)過復(fù)雜的氧化重排形成環(huán)庚三烯酚酮結(jié)構(gòu)。隨后，Yan 等[16]報道了 rubrolones 的生物合成基因簇rub，通過異源表達和基因阻斷實驗證實了 rubrolones 生物合成的關(guān)鍵酶屬于II 型 PKS 途徑。生物信息學(xué)比較分析 rubrolones 的生物合成基因簇rub，isatropolones 的ist[17]，其中都存在核心的 II 型pks基因和單加氧酶基因，并且具有很高的同源性。在rub和ist內(nèi)部還存在糖基轉(zhuǎn)移酶和糖合成相關(guān)的基因（圖2A）。

Yan 等[16]對關(guān)鍵酶阻斷株的代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析，確定了 rubrolones 的生物合成路線（圖2B）。其中，對糖合成酶基因阻斷時積累中間體，該中間體具有 1,5-二酮部分作為能夠環(huán)化的胺受體，通過與氨水或者鄰氨基苯甲酸進行非酶促的縮合和環(huán)化反應(yīng)形成吡啶環(huán)，形成 rubrolones 的苷元。隨后，糖合成酶催化生成糖苷[18]，在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下完成糖基化反應(yīng)，生成 rubrolones。

Cai 等[17]通過異源表達，中間體結(jié)構(gòu)表征確定了isatropolones 的生物合成途徑，與 rubrolones 生物合成過程相似。Isatropolones 的 1,5-二酮部分能夠與胺反應(yīng)生成吡啶環(huán)，化合物的熒光性質(zhì)隨胺的結(jié)合而改變。由此，紫色的化合物 isarubrolones 是由黃色的化合物 isatropolones 與胺發(fā)生反應(yīng)形成。

圖1 3,7-二羥基環(huán)庚三烯酚酮的生物合成途徑

圖2 II 型 PKS 途徑合成環(huán)庚三烯酚酮類化合物（A：Rubrolones 生物合成基因簇 rub 和 isatropolones 生物合成基因簇ist 的比較；B：Rubrolones 環(huán)庚三烯酚酮環(huán)生物合成途徑）

2.3 真菌的 nr-PKS 途徑

青霉菌屬來源的密擠青霉酸是第一個被發(fā)現(xiàn)的天然環(huán)庚三烯酚酮類化合物，同位素標記的底物飼喂實驗證實密擠青霉酸的環(huán)庚三烯酮環(huán)并不來自于莽草酸途徑[19]，而是由乙酸鹽和丙二酸鹽為起始原料[20]，經(jīng)非還原性聚酮合酶催化生成六元苯環(huán)[21]，苯環(huán)再經(jīng)過一系列氧化重排擴環(huán)反應(yīng)以及側(cè)鏈的氧化最終生成密擠青霉酸。氧化重排包括兩個過程，依賴于 FAD 的單加氧酶 TropB 先將苯環(huán)上的 C-3 位羥基化，使其脫芳香化，然后由非血紅素 Fe2+依賴的雙加氧酶 TropC 催化 3-甲基羥基化，完成第二次氧化擴環(huán)重排，形成七元的非苯基芳香環(huán)庚三烯酚酮環(huán)（圖3）[22]。

圖3 密擠青霉酸生物合成中的氧化擴環(huán)反應(yīng)過程

2.4 植物的萜類或生物堿途徑

在植物中同樣分離得到了多種天然環(huán)庚三烯酚酮類化合物，如秋水仙堿、β-thujaplicin 等。植物通過萜類和（或）生物堿途徑產(chǎn)生環(huán)庚三烯酚酮部分，其中七元環(huán)也是由六元苯環(huán)經(jīng)氧化擴環(huán)而形成。

利用同位素示蹤方法研究β-thujaplicin 的生物合成過程，結(jié)果顯示，β-thujaplicin 核心結(jié)構(gòu)來源于檸檬烯骨架，通過選擇性氧化反應(yīng)和 C-C 鍵斷裂重排形成環(huán)庚三烯酮環(huán)[23]。

在自然界中存在著大量秋水仙堿的類似物，由于它們復(fù)雜、特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，獨特的生物功能，對這一類化合物的生物合成研究由來已久。秋水仙堿的環(huán)庚三烯酮結(jié)構(gòu)來源于酪氨酸和苯丙氨酸，通過甲基化作用、氧化反應(yīng)、苯酚偶聯(lián)過程得到中間體，中間體六元環(huán)外部的 C-C 鍵斷裂，進而發(fā)生重排形成七元環(huán)結(jié)構(gòu)[24]。Nett 等[25]結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝分析從嘉蘭（Gloriosa superba）中發(fā)現(xiàn)了 8 個與秋水仙堿的前體N-甲酰秋水酰胺生物合成相關(guān)的酶，以及一個非經(jīng)典細胞色素 P450 酶，該 P450 酶能夠催化產(chǎn)生環(huán)庚三烯酮七元環(huán)骨架所必需的擴環(huán)反應(yīng)。隨后，研究人員將新發(fā)現(xiàn)的基因及其他必需的基因在本氏煙（Nicotiana benthamiana）中異源表達，實現(xiàn)了從氨基酸到N-甲酰秋水酰胺的人工生物合成，解析并重構(gòu)了近乎完整的秋水仙堿生物合成通路。

3 環(huán)庚三烯酚酮類化合物的生物活性

天然的環(huán)庚三烯酚酮類化合物大多是植物或微生物的次級代謝產(chǎn)物，因其結(jié)構(gòu)的多樣性獲得了多種的生物學(xué)活性，如抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗炎和殺蟲活性等。

3.1 抑菌活性

大多數(shù)環(huán)庚三烯酚酮類化合物都具有抑菌活性，對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都有抑菌或殺菌作用，多數(shù)作用在細菌的細胞膜或細胞壁，造成細菌溶解。最早在 1938年，在環(huán)庚三烯酚酮結(jié)構(gòu)還沒提出之前，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)β-thujaplicin對結(jié)核桿菌和其他細菌有顯著的抑制活性[1]。TDA 在低微摩爾濃度下對多種革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和子囊菌有明顯的抑制作用[1]。莢膜多糖是細菌表面的一層黏液層，有利于免疫逃避和感染，雙功能金屬酶 CapF 是某些致病菌在莢膜多糖生物合成途徑中重要的抗菌靶標?；衔?3-異丙烯基-環(huán)庚三烯酚酮（3-isopropenyl-tropolone）抑制 CapF催化的反應(yīng)，擾亂莢膜多糖的關(guān)鍵前體的合成，從而達到抑制金黃色葡萄球菌的作用[26]。馬鈴薯瘡痂病由瘡痂鏈霉菌（Streptomyces scabies）引起，研究發(fā)現(xiàn) isatropolone C 有抑制瘡痂鏈霉菌的活性[27]。

環(huán)庚三烯酚酮類化合物對真菌同樣有抑制作用。新生隱球菌（Cryptococcus neoformans）是一種常見于免疫抑制患者的病原體，研究人員通過藥物篩選發(fā)現(xiàn)含有硫酯鍵的環(huán)庚三烯酚酮類化合物對隱球菌有殺菌作用，最小抑菌濃度（MIC）為 0.2 μmol/L，對肝細胞毒性小，治療指數(shù)高，有望開發(fā)成新型抗隱球菌藥物[28]。

3.2 抗病毒活性

環(huán)庚三烯酚酮類化合物的抗病毒活性主要表現(xiàn)為對人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）、乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）及丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）的抑制作用。

HIV-1 逆轉(zhuǎn)錄酶核糖核酸酶 H（RNaseH）具有四種酶活性，對病毒復(fù)制至關(guān)重要，并且其催化活性需要金屬離子的參與，而環(huán)庚三烯酚酮和羥基環(huán)庚三烯酚酮具有螯合金屬離子的能力，能夠抑制 RNase H 的活性，是潛在的抗 HIV候選藥物[29]。2,7-二羥基環(huán)庚三烯酚酮能夠緊密結(jié)合 Mg2+，表現(xiàn)出較高的金屬親和力，是 HIV-1 相關(guān)核糖核酸酶的有效和選擇性抑制劑[30]。以此機制，Gao 等[31]優(yōu)化設(shè)計了一系列環(huán)庚三烯酚酮類衍生物，保留其螯合金屬離子的基團，這些化合物相較于β-thujaplicinol，抑制 RNase H 的活性更高。

由 HBV、HCV 感染引發(fā)的慢性肝炎、肝硬化和肝癌等疾病嚴重威脅著人類的健康，目前臨床上治療慢性肝炎病毒感染尚不能達到 100% 清除病毒的程度。HBV 通過逆轉(zhuǎn)錄病毒前基因組 RNA 來復(fù)制其基因組，而RNaseH 能夠通過破壞已復(fù)制的病毒 RNA 產(chǎn)生雙鏈 DNA，因此RNaseH 成為抑制 HBV 復(fù)制的靶點[32]。同樣，2,7-二羥基環(huán)庚三烯酚酮因其對金屬離子的螯合能力可作為抗 HBV候選藥物[30]。3,7-二溴-5-(嗎啉-4-甲基)環(huán)庚三烯酚酮是HCV 解旋酶的強抑制劑[33]。

單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）-1 是一種大型雙鏈DNA 病毒，感染了超過一半的美國人口，含有親脂性側(cè)鏈的 α-hydroxytropolones 對皰疹病毒具有很好的抑制活性[34-35]。

3.3 抗腫瘤活性

除了抗病原微生物的作用，對環(huán)庚三烯酚酮類化合物的抗腫瘤作用研究也比較廣泛和深入。含有環(huán)庚三烯酚酮七元環(huán)的天然產(chǎn)物具有金屬結(jié)合和氧化還原特性，是人類癌細胞生長的有效抑制劑。β-thujaplicinol 能夠抑制畸胎癌細胞 F9的生長，影響分化進行，誘導(dǎo)細胞死亡[36]。Eglerisine 是一個包含環(huán)庚三烯酚酮骨架的倍半萜類化合物，對人類急性髓系白血病細胞系 Kasumi-1 具有抗增殖作用。其既不是通過凋亡，也不是通過壞死機制誘導(dǎo)細胞死亡，而是通過磷酸化H2AX 組蛋白，減少 S 期，增加細胞周期的 G2 期，使細胞周期在 72 h 后停止，從而造成細胞的絕對數(shù)目減少[37]。藜屬植物Chenopodium albumLinn 中分離得到的一系列環(huán)庚三烯酚酮類衍生物對人肝癌細胞 HepG2 的谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶水平均勻顯著的保護作用，并對該細胞系具有一定的抗增殖活性[38]。對多種實體瘤及癌細胞系體外活性篩選結(jié)果表明，環(huán)庚三烯酚酮類化合物展現(xiàn)多樣的抗腫瘤活性[39]。

3.4 抗炎活性

秋水仙堿是研究最深入的植物代謝物之一，具有抗有絲分裂、抗纖維化和抗炎的作用，已被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準為抗痛風(fēng)、家族性地中海熱、繼發(fā)性淀粉樣變性病和硬皮病的藥物[2]。2,5-dihydroxycyclohepta-2,4,6-rienone（AD-4）在大鼠炎癥模型中具有抗炎作用，且毒性低于對照藥吲哚美辛，AD-4 顯著降低透明質(zhì)酸酶誘導(dǎo)的毛細血管通透性，推測其抗炎功能可能與改變血管透性的功能相關(guān)[40]。Rubterolones 可適度降低人單核細胞前列腺素E2（PGE2）的細胞水平，部分抑制微粒體前列腺素 E2合成酶-1（MPGES1）的活性[41]。

3.5 殺蟲活性

有些環(huán)庚三烯酚酮類化合物具有殺蟲活性。如從北美香柏中分離的包含環(huán)庚三烯酮類化合物的精油對熱帶地區(qū)儲藏谷物中的害蟲Callosobruchus maculatus有防治效果[42]。不同濃度β-thujaplicin 與曼氏血吸蟲（Schistosoma mansoni）尾蚴共同孵育，利用透射電子顯微鏡觀察，顯示隨著暴露時間的持續(xù)和暴露濃度的增加，尾蚴由超微結(jié)構(gòu)變化發(fā)展為皮被和更深的實質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，從而不能感染宿主，說明β-thujaplicin 對曼氏血吸蟲幼蟲有殺蟲效果[43]。Isatropolones 是杜氏利什曼原蟲（Leishmania donovani）有效的特異抑制劑，而 rubrolones 的殺蟲活性較 isatropolones低，提示 isatropolones 的吡喃結(jié)構(gòu)可以提高環(huán)庚三烯酚酮結(jié)構(gòu)對杜氏利什曼原蟲的殺蟲活性[17]。秋水仙草中分離的一系列環(huán)庚三烯酚酮類生物堿對大利什曼原蟲（Leishmania major）有較強的殺滅作用，且溶血活性和細胞毒性較低，具有較好的開發(fā)前景[44]。

3.6 其他生物活性

自噬是一種細胞的程序性死亡方式，負責(zé)清除冗余大分子或受損細胞器，以達到維持細胞穩(wěn)態(tài)的目的。越來越多的研究表明自噬調(diào)節(jié)有望成為腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病、心肌病等疾病的治療靶點。Isarubrolones 和 isatropolones 類似物在人肝癌細胞 HepG2 中通過降低 ATG4a 水平，增加ATG7、ATG5 和 ATG4b 等泛素樣酶水平，促進自噬體的形成，觸發(fā)自噬過程[45]。抑制半胱氨酸蛋白酶 Atg4B 可以阻斷自噬，benzotropolones 以 Atg4B 為靶點，可以顯著減緩腫瘤生長并增強經(jīng)典化療的效果[46]。

來源于放線菌的 rubrolone A 和 rubrolone B 可以顯著增加過氧化氫誘導(dǎo)損傷的新生大鼠心肌細胞的再生能力，提示 rubrolones 具有心肌保護作用[15]。β-thujaplicin 局部治療可明顯抑制小鼠的牙槽骨丟失和破骨細胞分化，具有開發(fā)成為治療牙周炎藥物的潛力[47]。

4 總結(jié)與展望

天然的環(huán)庚三烯酚酮化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有多樣性，并且具有抑菌、抗病毒、抗腫瘤、抗炎和殺蟲等多種生物活性，是潛在候選藥物和農(nóng)業(yè)應(yīng)用的重要來源。本文著重介紹了天然的環(huán)庚三烯酚酮類化合物的生物合成途徑和生物活性。

但是，該類化合物的開發(fā)仍存在一定的瓶頸：一些活性化合物同時對有益微生物和哺乳動物有較強的細胞毒性[48]；相較于結(jié)構(gòu)多樣的天然環(huán)庚三烯酚酮類化合物，只有少部分化合物的生物合成途徑得到解析，對于生物合成過程中關(guān)鍵酶的功能報道仍十分有限；一些分子結(jié)構(gòu)的具體形成機制也并未解析清楚，導(dǎo)致對于復(fù)雜的化合物如rubrolones 等尚不能被全合成[18]；對不同生物活性的環(huán)庚三烯酚酮化合物的藥物機制研究仍待深入，這些因素制約著該類化合物的進一步開發(fā)應(yīng)用。

針對以上問題，將近期蓬勃發(fā)展的合成生物學(xué)方法應(yīng)用于這一類化合物的研究可能會突破瓶頸。首先，需要不斷地解析天然環(huán)庚三烯酚酮類化合物的生物合成途徑，確定更多的生物合成關(guān)鍵酶的功能，建立并豐富遺傳元器件庫。在此基礎(chǔ)上，一方面可采用基因組挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)新的天然產(chǎn)物；一方面可引入工程學(xué)思想，通過對合成必需的遺傳元件的重組，合成通路的合理設(shè)計，人工創(chuàng)造新結(jié)構(gòu)的化合物。大量新結(jié)構(gòu)環(huán)庚三烯酚酮類化合物的積累為進一步篩選新活性或活性高、毒性低、成藥性強的化合物奠定基礎(chǔ)，加速該類化合物的應(yīng)用。