红霉素基因工程研究进展

红霉素是一类广谱大环内酯类抗生素 ,在临床上具有广泛的应用。近 10年来用基因工程方法对红霉素结构改造已经取得了很大的进展。通过基因工程不仅可以改造红霉素内酯环环的大小、环的骨架和环的侧链 ,而且可以对后修饰的羟基、糖基和甲基进行改造。迄今用基因工程方法合成的新的大环内酯环结构已超过 10 0种 ,所合成的各种红霉素类似物也有数十种 ,且经过基因改造的红霉素类似物都具有生物活性。但基因工程产物产量都普遍降低 ,抑菌活性也不理想 ,因此未来红霉素基因工程研究的重点应加强产量和高活性结构筛选的研究。     

科学家构建工程酵母大幅提高异丁醇产量

麻省理工学院(MIT)的化学工程师和生物学家构建了工程酵母可以显著提高异丁醇产量。基因工程酵母中,异丁醇的合成完全在线粒体中进行,线粒体不仅是能量产生的细胞组织,并且包含着许多生物合成途径。通过这种方法,异丁醇的产量提高了260%。     

植物耐盐基因工程研究进展

盐害是影响植物生长和作物产量的主要因素之一。用于提高植物耐盐性的基因工程方法很多,最常见的就是在植物中过量表达抗盐相关的功能基因,包括植物信号传导蛋白基因、植物离子通道蛋白基因和合成小分子渗透剂的酶基因等。归纳了近年来植物耐盐基因工程的研究进展,并展望了植物耐盐基因工程的研究前景。     

前体代谢工程提高红霉素产量的研究进展

红霉素是十四元大环内酯类抗生素,具有广泛的医药价值和巨大的新药开发潜力。红霉素的主要成分红霉素A由丙酰辅酶A和甲基丙二酰辅酶A作为前体通过聚酮合酶合成大环内酯骨架,再经羟基化、糖基化、甲基化等一系列修饰合成。根据红霉素A的生物合成路线,我们从前体喂养途径、糖基化和甲基化优化等方面,简要综述近年来利用前体代谢工程手段提高红霉素产量的研究进展。     

利用合成调控RNA技术提高大肠杆菌异源合成红霉素前体6-脱氧红霉内酯B产量

红霉素为代表的聚酮类化合物已经成功的在大肠杆菌中实现了异源合成,但其产量仍然较低(仅~10 mg/L)。本研究基于大肠杆菌全基因组代谢模型iAF1260,利用通量平衡分析预测了红霉素母核6-脱氧红霉内酯(6-Deoxyerythronolide B,6-d EB)生物合成的关键靶点,通过合成调控RNA技术(Synthetic small regulatory RNAs,sRNAs)对预测的靶点进行验证。结果表明,以弱化lsrC(编码LsrABC转运蛋白)和ack A(编码乙酸激酶蛋白)为代表的关键靶点改造可以显著提高6-d EB异源合成,提高幅度可达48.7%。通过弱化靶点的组合,进一步改善了6-d EB的异源合成,产量最终可达22.8 mg/L,比出发菌株产量提高59.9%。本研究发现和确认了6个有效的调控靶点,最终成功地改善了6-d EB在大肠杆菌中的异源合成。研究表明,通量分布比较分析结合sRNAs技术是一种有效的方法提高6-d EB异源合成,也为改善其他代谢产物的异源合成提供了可供借鉴的研究思路。     

百日咳毒素的分子生物学及遗传操作

百日咳毒素的基本分子结构、基本特性、基因结构和表达调控等方面的进展以及用基因工程方法生产百日咳毒素或百日咳毒素遗传脱毒的类似物的方法，为今后发展新一代百日咳基因工程菌苗，提供了参考。     

红霉素链霉菌突变株的生化互补和红霉素生物合成途径的研究

红霉素链霉菌经不同诱变因素处理后,采用琼脂块法大量筛选得到26株无活性菌株,再用琼脂条共合成方法测定了这些无活性菌株351对互补菌株对,其中85对有共合成能力的生化互补菌株。根据供体菌与受体菌(或转化菌)生化互补共合成红霉素的特性,26株无活性菌株可分为4个类群:这4个类群液体培养共合成试验结果,有的互补对红霉素产量在1,500微克/毫升以上,这为提取和研究红霉素生物合成的中间产物提供了方便。根据固体和液体生化互补顺序,初步绘制了26株无活性突变株的红霉素生物合成途径。     

糖多孢红霉菌多拷贝表达载体pZM的构建

对糖多孢红霉菌染色体上红霉素生物合成基因进行改造 ,已经合成了多种红霉素类似物。在糖多孢红霉菌中对红霉素类似物进行结构修饰 ,以pWOR1 0 9质粒为基础构建糖多孢红霉菌多拷贝表达载体pZM。pZM载体带有PermE启动子、fd终止子、多克隆位点、硫链丝菌肽和氨苄青霉素抗性基因、以及在大肠杆菌和糖多孢红霉菌中复制的ColE1ori和pJV1ori复制子 ,系可在大肠杆菌和糖多孢红霉菌中扩增的穿梭质粒。在糖多孢红霉菌中 ,pZM可以表达氨普霉素抗性基因和绿色荧光蛋白基因 ,从糖多孢红霉菌中提取的表达质粒酶切图谱与转化前一致 ,表明pZM是糖多孢红霉菌中多拷贝、稳定的表达载体。     

核苷类药物酶法合成研究进展

由于核苷类似物具有很高的抗病毒活性,因为而已成为医药工作者研究的重点。运用酶法合成核苷类似物．已经显示了巨大的优势。本文综述了酶法合成核苷类似物的产生菌种和酶系,以及它们的催化机理,并罗列了已经用于生产或较有使用价值的菌种。     

Nature:突破性新方法合成出上百种新的大环内酯类抗生素

正在一项新的研究中,来自美国哈佛大学的一个研究团队发现一种合成新型大环内酯类抗生素---一类被用来抵抗细菌感染的药物---的方法。在这项研究中,研究人员描述了他们的方法以及他们为何认为它可能能够保持领先于细菌耐药性产生。相关研究结果在线发表在Nature期刊上。多年来,用于治疗各种细菌感染的首选药物一直是大环内酯类药物,它们是通过改变一种天然形式的红霉素而产生的---但是最近几年,细菌已对这些药物的很多种产生耐药性。因为发现改变红霉素的新方法存在困难,这也就意味着研发成本一直在上升,所以新的大环内酯类药物     

紫草素及其衍生物的调控策略

紫草素及其衍生物在医药、食品、化妆品和印染等领域有着巨大的市场潜力,如何提高它们的产量已成为该领域研究的热点。综述了调控紫草素及其衍生物的合成和积累方法,主要包括高产细胞系的筛选、生产培养基的改良、外加物和外加条件的影响、基因工程调控、生物反应器的影响及分析和提取纯化技术等,并对有关紫草素及其衍生物今后的发展方向进行了展望。     

红霉素生物合成的分子生物学

近年来,国外对大环内酯类抗生素生物合成和基因工程的研究非常迅速,不仅认识了许多抗生素生物合成的过程,而且利用基因工程技术改造抗生素生物合成基因,合成了100多种非天然的“天然”抗生素。抗生素生物合成的分子生物学是抗生素基因工程的基础。本全面介绍了五厌内酯类抗生素的代表－红霉素生物合成分子生物学的历史、现状及发展趋势。     

人胰岛素原类似物(BKRA)基因的合成与表达

为了利用基因工程生产胰岛素,按照已知的人胰岛素Ａ、Ｂ链氨基酸序列和大肠杆菌偏爱的氨基酸密码子设计并合成了人胰岛素原类似物（ＢＫＲＡ）基因,其中以赖（Ｋ）－精（Ｒ）二肽编码区取代人胰岛素原Ｃ肽编码区．为了避免其编码蛋白在大肠杆菌中表达时被降解,通过人工接头将２个ＢＫＲＡ基因串联起来,接头部分氨基酸序列为Ａｒｇ－Ａｒｇ－Ａｓｎ－Ｓｅｒ．将串联的ＢＫＲＡ基因克隆到表达载体ｐＥＴ－２８ａ（＋）,实现了在大肠杆菌中的融合表达,表达产物以包含体形式存在,约占细菌总蛋白２４％．表达产物氨基末端具有六组氨酸肽段,以ＨｉＴｒａｐ凝胶进行亲和层析,一步纯化可达纯度９５％以上．放射免疫测定表明,纯化的融合蛋白具有胰岛素抗原活性．表明已构建成人胰岛素原类似物的高效表达菌株     

植物花香代谢调节与基因工程研究进展

植物花香在吸引昆虫授粉、提高观赏价值和香精的商业价值方面具有重要的作用。随着分子生物学技术的发展,近年来植物花香基因被大量克隆,对花香化合物的合成与代谢的网络调控机制有了更深刻的认识,基因工程改良花香成为可能。对近年来植物花香的合成途径、花香的释放与基因调节、基因工程的研究进展进行了综述,并就存在的问题进行了分析,为花香的分子育种研究提供参考。     

柱串联法在凝胶过渡色谱中的应用一例

凝胶过滤色谱因其操作方法简单、重复性强等特点在大分子的分离化中被广泛使用,特别在基因工程蛋白质类药物的精细纯化中起着难以替代的作用。将Superdex75凝胶柱与SephacrylS-100凝胶柱串联在一起进行凝胶过滤,分离一种用普通凝胶过滤色谱难以分离的样品,成功地将分辨率（Rs）由0．71提高到1．70,得到了基线分离。     

基因工程技术合成一种新的酮内酯类化合物3—去氧—3—羰基—红霉内酯B

大环内酯类抗生素基因工程是近年来生物工程领域研究的一个热点 ,利用基因工程改造大环内酯类抗生素合成基因 ,已经合成了 10 0多种“非天然”的天然化合物 ,为筛选新抗生素开辟了新的途径。本研究以糖多孢红霉菌Ａ2 2 6基因组ＤＮＡ为模板 ,先用ＰＣＲ扩增出红霉素合成基因ｅｒｙＫＲ6两侧片段 ,再用重叠ＰＣＲ将其拼接成去除ＫＲ6的约 3.2ｋｂＤＮＡ片段 ,并克隆于ｐＷＨＭ3载体 ,构建了同源重组质粒ｐＷＨＭ2 2 0 1。用ＰＥＧ介导将ｐＷＨＭ2 2 0 1转入糖多孢红霉菌Ａ2 2 6原生质体。ＰＣＲ鉴定和生物活性检测均显示ｐＷＨＭ2 2 0 1已重…     

Burkholderia sp. IDO3中靛蓝合成基因的克隆表达及其合成特性

【目的】克隆和表达靛蓝合成基因,并将其用于靛蓝合成研究。【方法】对菌株Burkholderia sp.IDO3中靛蓝合成基因进行克隆和大肠杆菌异源表达,构建能合成蓝色色素的基因工程菌。利用液相色谱和质谱对产物进行分析,采用单因素法对培养温度、转速、培养基成分等进行优化,并考察优化条件下的靛蓝合成曲线。【结果】构建了一株重组大肠杆菌E.coli IND_AB,该菌株能够在LB培养基生长的过程中合成蓝色色素,产物分析表明该色素为靛蓝;菌株IND_AB在30°C和150 r/min条件下能在LB培养基中合成22.9 mg/L靛蓝,优化培养条件后产量达到25.4 mg/L;优化LB培养基各组分浓度后产量可提高到35.1 mg/L;外加50.0 mg/L吲哚或0.1 g/L色氨酸后靛蓝产量可分别提高到57.7 mg/L和64.4 mg/L,相比初始产量提高了152.0%和181.2%;靛蓝合成曲线表明在添加吲哚或色氨酸的培养基中,菌株IND_AB前6 h没有靛蓝生成,6-15 h为靛蓝合成加速期,18 h达到产量平衡。【结论】重组大肠杆菌IND_AB可用于生物合成高纯度靛蓝,为靛蓝的微生物合成提供了有效的基因资源。     

红霉素大环内酯合成通路在大肠杆菌中的重建

研究在大肠杆菌中重建了红霉素大环内酯(6-脱氧-红霉内酯B,6dEB)合成通路。先将参与6dEB合成所必需的基因分别克隆于多基因串联共表达载体中,获得单基因重组质粒;再利用载体中XbaⅠ/SpeⅠ互为同尾酶的特性实现相关基因的串联组合,获得多基因重组质粒pBJ130和pBJ144。将多基因重组质粒共转化BAP1,获得含6dEB合成通路的工程菌株BAP1(pBJ130/pBJ144),SDS-PAGE检测结果显示通路中各基因均有明显的表达;进行低温发酵,产物粗提后质谱检测到6dEB,其产量约10 mg/L。表明成功实现了6dEB合成通路在大肠杆菌中的重建,为红霉素大环内酯的改造和修饰提供了平台,也为红霉素合成通路在大肠杆菌中的完整重建以及聚酮类抗生素的组合性生物合成提供了参考。     

甜菜碱的合成及与其相关基因的遗传工程

介绍了植物甜菜碱合成和甜菜碱提高植物耐盐性基因工程的研究进展 ,并对甜菜碱提高植物耐盐性的研究作了展望     

组合生物学技术合成他克莫司类似物的研究进展

近年来组合生物学技术在开发抗生素类似物的研究中发挥着越来越重要的作用,在他克莫司类似物的组合生物合成中,通过应用外源合成前体取代烯丙基丙二酸单酰基和4,5-二羟基-1-烯-环己甲酸,以及应用模块化合成元件取代AM合成元件和改造后修饰合成元件,已经生产出11个他克莫司类似物,这些研究拓宽了人们对标准化合成前体和模块化合成元件的认识,为通过组合生物合成手段进行抗生素的更新换代提供指导。