分予克隆链霉菌抗生素生物合成的整个途径以及它们在异源寄主中的表达

在产生抗生素的微生物上采用分子克隆将会导致抗生素产量的增加,同时通过种间体外重组将导致合成新的抗生素,~2为此目的,应将抗生素合成基因分离出来,进行分析,并可能还要修饰。链霉菌的一些种产生几乎已知抗生素的三分之二。最近在这个属内发展起来的克隆系统使得有可能分离并分析链霉菌的基因了。然而,抗生素是     

吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997中噬菌体基因转移系统的建立及其应用

由吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997产生的格尔德霉素geldanamycin(GA)属安莎类抗生素,具有良好的抗肿瘤和抗病毒活性。本文应用链霉菌温和噬菌体ΦC31衍生的KC515载体,在吸水链霉菌S．hygroscopicus 17997中建立并优化了S．hygroscopicus 17997的基因转染体系。利用所建立的基因转染体系,以基因阻断技术从S．hygroscopicus 17997基因文库含有多组PKS基因柯斯质粒中,鉴定了与GA PKS生物合成相关基因的柯斯质粒,该工作为GA生物合成基因簇的克隆奠定了基础。     

潮霉素A的生物合成研究进展

潮霉素A是一种从吸水链霉菌中发现的具有广谱生物学活性的抗生素。它在吸水链霉菌Streptomy-ces hygroscopicus NRRL 2388中的生物合成基因簇已被克隆并测序,其生物合成机制、遗传操作等方面的研究也取得了一定的进展。就潮霉素A的化学结构、生物合成基因簇的组织结构、生物合成和抗性机制等方面的研究进展进行综述。     

通过遗传工程产生杂种抗生素

众所周知,抗生素是次生代谢产物,它的合成需要一整套的酶,也即需要一整套的基因,遗传学上已得到证实;链霉菌中抗生素合成基因在染色体上有簇聚在一起的倾向,这将有利于克隆这些基因。但近年来发展链霉菌分子克隆     

Tetramycin抗性基因克隆及生物活性的测定

为研究Tetramycin生物合成基因簇,提高产量,根据已知链霉菌抗性基因的保守核苷酸序列设计简并引物,以链霉菌11371基因组DNA为模板进行克隆Tetramycin抗性基因,并将其转化GS115中表达,以阳性克隆为指示菌,测定Tetramycin抗性基因生物活性。结果显示克隆的Tetramycin抗性基因1-2-1和2-1-1测定生物活性时并没有表现出对Tetramycin拮抗作用的提高,但为进一步研究Tetramycin生物合成基因簇、提高Tetramycin产量提供理论数据。     

卡西霉素生物合成基因簇中调控基因calR1的功能

【背景】卡西霉素(calcimycin)是重要的离子载体抗生素,其生物合成基因簇已从教酒链霉菌NRRL3882的基因组DNA中成功克隆,但基因簇内的部分生物合成基因及调控基因的功能有待研究。【目的】研究卡西霉素产生菌教酒链霉菌NRRL3882中编码TylR家族同源转录调控蛋白的calR1基因的功能。【方法】通过PCR-targeting的方法,构建calR1基因敲除突变株及回补菌株,对突变菌株及回补菌株进行发酵,通过HPLC分析其代谢产物。利用荧光定量PCR检测ΔcalR1突变菌株和野生菌株的生物合成基因转录水平。【结果】calR1基因敲除突变株丧失产生卡西霉素的能力,但仍有中间产物噻唑霉素的积累,回补菌株中卡西霉素的产量有一定程度的恢复。RT-qPCR结果表明,卡西霉素合成相关的一些重要基因calC、calG、calU3等基因的表达量明显改变。【结论】TylR家族转录调控基因calR1是卡西霉素生物合成的调控基因。     

负调节基因nsdA在链霉菌中同源性及激活沉默抗生素合成基因簇的研究

nsdA基因是在天蓝色链霉菌中发现的抗生素合成负调控基因。以nsdA基因片段为探针,通过Southern杂交发现nsdA存在于多种链霉菌中。根据天蓝色链霉菌和阿维链霉菌的nsdA序列设计PCR引物,扩增多种链霉菌中nsdA基因并测序。发现在不同链霉菌中nsdA基因的相似性高达77%~100%。其中变铅青链霉菌与天蓝色链霉菌A3(2)的nsdA序列100%一致。变铅青链霉菌通常不合成放线紫红素,中断nsdA获得的突变菌株WQ2能够合成放线紫红素;在WQ2中重新引入野生型nsdA,又失去产抗生素能力。表明nsdA的中断可以激活变铅青链霉菌中沉默的放线紫红素生物合成基因簇的表达;nsdA的广泛存在及其序列高度保守则提示可以尝试用于这些菌种的抗生素高产育种。     

圈卷产色链霉菌lon基因的克隆及酶切分析

圈卷产色链霉菌是从我国东北土壤中筛选的一株Nkkomycin产生菌。在固体基本培养基上具有典型的链霉菌发育分化特征。经诱变得到不产孢子的白色突变株和不能形成气生菌丝的光秃型突变株。部分白色突变株和全部光秃型突变株在形态分化受阻的同时,也失去了产生Nikkomycin的能力。表明在圈卷产色链霉菌中,参与形态分化的基因与抗生素生物合成基因可能密切相关。     

异源表达afsRScla全局性调控基因提高工业菌株纳他霉素产量

前期研究表明棒状链霉菌的全局性调控基因afsRScla异源表达可以激活变铅青链霉菌中两种抗生素的合成。本研究将包含afsRScla基因的质粒pHL851整合到纳他霉素工业生产菌株褐黄孢链霉菌TZ1401的基因组中,使纳他霉素产量提高38%,达到3.56g/L。qRT-PCR检测6个纳他霉素生物合成基因的转录情况,发现其转录水平提高1.9-2.7倍,表明afsRScla通过正调控纳他霉素生物合成基因的转录,从而提高纳他霉素的产量。本研究结果对afsRScla在抗生素工业生产菌株的高产育种应用具有借鉴意义。     

产诺加霉素链霉菌中失活snogA基因的研究

诺加霉素是重要的蒽环类抗肿瘤抗生素,由黑胡桃链霉菌ATCC27451发酵产生。本研究从诺加霉素产生茵中克隆得到560bp的氨基甲基化酶（snogA）编码基因片段,并将其插入基因整合型质粒pKCll39的多克隆位点,构建得到基因中断质粒pLMX-3-58。通过接合转移和同源重组,构建得到氨基甲基化酶编码基因被中断的重组菌株删-3-59。基因重组突变株基因型验证结果表明,中断质粒以正确方式整合入基因组,将氨基甲基化酶编码基因中断。发酵验证结果表明,重组茵株发酵产物中不含有诺加霉素。本研究表明snogA基因在诺加霉素生物合成途径中是必需的。这为进一步阐明诺加霉素生物合成途径和组合生物合成改造诺加霉素提供了参考。     

吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997中噬菌体基因转移系统的建立及其应用

由吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997产生的格尔德霉素geldanamycin(GA)属安莎类抗生素, 具有良好的抗肿瘤和抗病毒活性。本文应用链霉菌温和噬菌体C31衍生的KC515载体,在吸水链霉菌S.hygroscopicus 17997中建立并优化了S. hygroscopicus　17997的基因转染体系。利用所建立的基因转染体系,以基因阻断技术从S. hygroscopicus 17997基因文库含有多组PKS基因柯斯质粒中,鉴定了与GA PKS生物合成相关基因的柯斯质粒,该工作为GA生物合成基因簇的克隆奠定了基础。     

格尔德霉素生物合成的调控基因

从吸水链霉菌17997中克隆了格尔德霉素(Geldanamycin, Gdm)生物合成酶基因簇, 通过生物信息学分析发现两个LAL(Large ATP-binding regulators of the LuxR family)家族的调控基因gdmRI和gdmRII, 基因阻断和基因回复实验证实这两个基因产物都正调控Gdm的生物合成。     

格尔德霉素生物合成的调控基因

从吸水链霉菌17997中克隆了格尔德霉素(Geldanamycin, Gdm)生物合成酶基因簇, 通过生物信息学分析发现两个LAL(Large ATP-binding regulators of the LuxR family)家族的调控基因gdmRI和gdmRII, 基因阻断和基因回复实验证实这两个基因产物都正调控Gdm的生物合成。     

链霉菌的全局调控蛋白DasR

链霉菌能够产生多种次级代谢产物,在临床、农牧业、生物技术等领域具有重要应用价值;对链霉菌的调控网络进行深入研究有助于提高次级代谢产物产量并发现新的次级代谢产物.链霉菌中次级代谢产物生物合成按调控通路分为全局调控与途径特异性调控,其中全局调控蛋白可靶向多种通路特异调控基因和生物合成基因,在链霉菌的生命活动中发挥着更为普遍...     

链霉菌次级代谢调控相关的双组分系统研究进展

链霉菌具有强大的次级代谢能力, 能够产生众多具有生物活性的次级代谢产物, 如目前广泛应用的抗生素、抗肿瘤药物以及免疫抑制剂等。在链霉菌中, 次级代谢产物的生物合成受到包括途径特异性、多效性以及全局性调控基因在内的多层次严格调控。关键调控基因的缺失或过表达可以显著影响次级代谢产物的生物合成, 提示对于链霉菌次级代谢重要调控基因的功能及其作用机制的研究具有巨大的潜在应用价值。其中, 作为细菌信号传导系统的双组分系统(Two-component system, TCS)一直是大家研究的关注点。越来越多的研究表明TCS在链霉菌次级代谢过程中发挥着全局性的调控功能。本文重点介绍链霉菌模式菌株——天蓝色链霉菌中TCS(包括典型TCS)、孤立的组氨酸蛋白激酶(HK)以及应答调控蛋白(RR)参与次级代谢调控的研究进展。这些TCS的功能鉴定及机制解析为工业链霉菌的定向遗传改造以提高重要次级代谢产物的含量提供了理论依据。     

力达霉素产生菌球孢链霉菌C-1027中atrA同源基因的克隆及分析

目的：在天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor A3(2)中多效性调节因子AtrA（AtrA-c）可通过激活放线紫红素途径特异性的调节因子ActII-ORF4的转录来控制放线紫红素的产生。在灰色链霉菌Streptomyces griseus NBRC13350和阿维链霉菌Streptomyces avermitilis MA-4680中也发现了AtrA-c 编码基因（atrA-c）的同源基因,分别影响链霉素和阿维菌素的生物合成。本文目的在于探索球孢链霉菌C-1027（Streptomyces globisporus C-1027）中是否存在AtrA,克隆球孢链霉菌C-1027中atrA基因并进行生物信息学分析,为进一步确定其对力达霉素产生的调控作用及调控机制奠定基础。[方法] 采用在球孢链霉菌C-1027中异源表达AtrA-c,来确定AtrA-c对力达霉素产量的影响;通过Southern blot 分析来判断在球孢链霉菌C-1027 基因组中是否有atrA-c同源基因;PCR扩增方法获得球孢链霉菌C-1027 atrA基因（atrA-gl）并测序;通过多种生物信息学软件来分析atrA-gl及其与旁侧基因的组织结构、对已发现的AtrA蛋白进行同源性比对及亲缘关系分析。[结果]在球孢链霉菌C-1027中异源表达天蓝色链霉菌AtrA-c蛋白,发现其对力达霉素的产量有影响。以atrA-c为探针,通过Southern blot分析显示球孢链霉菌C-1027基因组中存在atrA-c的同源基因。PCR扩增得到球孢链霉菌C-1027 的atrA基因的全序列以及该基因上下游的旁侧序列（GenBank/EMBL/DDBJ 登录号GU723707）。通过对球孢链霉菌C-1027、天蓝色链霉菌A3(2)、灰色链霉菌NBRC13350以及阿维链霉菌MA-4680 AtrA蛋白序列进行同源性分析发现,四种AtrA蛋白编码氨基酸序列一致性达到65%至 87%,相似性高达70% 至89%。并且,球孢链霉菌C-1027 atrA基因与相邻基因形成的组织结构与天蓝色链霉菌和灰色链霉菌完全一致。根据蛋白质同源性绘制进化树,发现球孢链霉菌AtrA蛋白与灰色链霉菌AtrA蛋白亲缘关系最近。[结论]确定在球孢链霉菌C-1027中存在atrA同源基因并影响力达霉素的产量,克隆了首个力达霉素生物合成基因簇外的调节基因--atrA基因,通过生物信息学分析初步推测了该基因的功能,为进一步研究AtrA-gl对力达霉素途径特异性级联调控网络的调控关系奠定了基础。     

一种与抗生素调控基因afsk高度同源的新基因——Spy1的克隆

普那霉素是由始旋链霉菌产生的一种链阳性菌素 类抗生素.目前国外对普那霉素的基因工程研究甚少,国内尚属空白,这阻碍了利用基因工程 的方法来提高普那霉素产量的发展.本文通过对普那霉素产生菌——始旋链霉菌柯斯基因组 文库的构建和菌落原位杂交,筛选出了与普那霉素高产密切相关的新基因所在的柯斯质粒,并通过 酶切分析和Southern杂交确定了该基因所在的酶切片段,对酶切片段进行亚克隆测序,获得了 与天蓝色链霉菌中抗生素调控基因afsk同源新基因的全长克隆,该新基因包含有1个2 127 bp的开放阅读框(ORF),编码708个氨基酸的蛋白,命名为Spy1.对该新基因的生物信息学初步分析表明,该基因编码的是丝/苏氨酸蛋白激酶.     

一个巨大的多烯抗生素基因族中聚酮合酶（PKS）基因单元在大肠杆菌？…

根据序列分析信息,将链霉菌ＦＲ－００８中与多烯大一端人酯抗生素生物合成直接有关的ＰＫＳ基因族内长２６７１ｂｐ的一个ＰＫＳ单元以正确框架克隆于表达载体ＰＥＴ－１５ｂ中Ｐ５７启动了下游的ＢａｍＨＩ位点上,经ＩＰＴＧ诱只得到微量ＰＫＳ表达;     

适用于链霉菌大片段基因组DNA 克隆和异源表达的细菌人工染色体(BAC)载体的构建及应用

【目的】很多链霉菌来源的天然产物的生物合成基因簇往往很大,用传统的cosmid载体很难完整的克隆和异源表达。本研究通过载体改造,成功构建出一个新的细菌人工染色体(BAC)载体,用于链霉菌来源的天然产物生物合成基因簇的克隆及异源表达实验。【方法】从复合型载体pCUGIBAC1出发,通过λRED介导的PCR-targeting方法,用链霉素抗性基因替换掉原有的氯霉素抗性基因标记,同时插入链霉菌中常用的安普拉霉素抗性标记、转移起始位点oriT、φC31整合酶基因int、整合位点attP等元件。【结果】成功构建出可装载链霉菌大片段DNA的BAC载体pMSBBACs。使用pMSBBACs构建出链霉菌U27的基因组BAC文库,平均插入片段大小为100 kb。选取其中一个大小为140 kb的BAC质粒进行功能验证,实验证明通过接合转移和原生质体转化的方法都能够将这个大型BAC质粒导入链霉菌模式菌株,并通过位点特异性重组整合到染色体中进行异源表达。【结论】BAC载体pMSBBACs可成功用于放线菌大片段基因组DNA的克隆和异源表达实验。     

一种适用于链霉菌异源合成基因簇同框缺失的高效方法

【背景】对抗生素生物合成途径的阐明有助于提高目标化合物的产量并开发具有更高活性的新化合物。基因的同框缺失是天然产物生物合成研究的常规手段,通过分析突变菌株积累的中间产物,可以帮助推导天然产物的合成途径及相关基因的功能。天然产物生物合成基因簇的大小一般在20 kb以上,对每个基因进行同框缺失耗时耗力,因此,优化链霉菌来源的基因同框缺失的方法有重要的意义。【目的】基于PCR-targeting重新设计了一套在链霉菌柯斯文库质粒上进行基因同框缺失的方法,实现链霉菌基因在大肠杆菌中快速、高效的基因同框缺失的技术体系。【方法】使用氨苄青霉素抗性基因bla作为PCR-targeting DNA片段的筛选标记,同时使用体外的Pac I酶切和酶连系统代替体内的Flp/FRT系统来介导同框缺失的构建。【结果】利用这种方法,在6 d内完成了米多霉素生物合成基因簇中14个基因的同框缺失。【结论】此方法与传统的PCR-targeting方法相比,构建同框缺失载体的效率明显提高;Pac I识别序列在链霉菌基因组上的稀有性使得此方法在构建抗生素生物合成基因簇必需基因的同框缺失载体上具有普适性。