圈卷产色链霉菌分化及其特性的研究

链霉菌分化的分子生物学研究是一个饶有兴趣并富有挑战性的世界前沿研究课题.在原核生物的分化研究中,主要以枯草杆菌(Bacillus subtilis)作为模式系统,但枯草杆菌的生命周期尤其是分化过程远比链霉菌简单,不象链霉菌有基质菌丝、气生菌丝、菌丝螺旋和孢子分隔那样的发育分化过程[1].在真核生物中也有分化研究的报道,如构巢曲霉、酵母等.由于真核生物的基因结构比原核生物复杂得多,弄清分化中基因调控的关系就更加困难.因此,选用链霉菌作分化研究的材料有其独一无二的优越性.国际上有关链霉菌的分子生物学研究,近年来主要以链霉菌的抗生素生物合成基因和链霉菌的分化基因两个大的方面作为研究的热点和主攻方向,并展开了一些开拓性的研究.     

圈卷产色链霉菌分化早期基因——samfR的研究

以链霉菌发育调控启动子PTH4 直接控制的下游部分基因片段为探针 ,在圈卷产色链霉菌中克隆到 1个 4.6kb的DNA片段 ,该片段除含有sawD基因外 ,其中1 .4kb的PvuⅡDNA片段对圈卷产色链霉菌的分化有促进作用 .序列分析及同源性比较表明 ,开放阅读框架 (ORF)由 6 39个核苷酸组成 ,编码 2 1 3个氨基酸的蛋白 ,该蛋白与红球菌 (Rhodococcusgloberulus) 3-羟苯丙基丙酸 ( 3HPP)代谢合成的调控基因hppR所编码的蛋白有 36 %的氨基酸完全相同和 5 2 %的氨基酸类似 ,该基因称之为samfR基因 .基因功能研究表明 ,samfR基因的破坏使圈卷产色链霉菌不能形成气生菌丝和孢子 ,而发育分化停止在基质菌丝阶段 ,出现光秃型的表型 .     

天蓝色链霉菌孢子形成的关键基因——whiG的诱导表达

与链霉菌分化有关的whiG结构基因已亚克隆到链霉菌表达载体pAK203的tipA启动子下游.该启动子能被硫链丝菌素诱导.whiG基因的诱导表达不仅可使天蓝色链霉菌孢子形成缺陷突变株C71恢复产生孢子的能力,而且也能使天蓝色链霉菌野生型菌株J1501和变铅青链霉菌TK54的孢子形成更为丰满.Western杂交也进一步证实了诱导表达后whiG基因产物——σ~(whiG)产量的增加.这为依赖于σ~(whiG)RNA多聚酶的发育调控启动子体外转录的研究提供了有利条件.     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

链霉菌发育控制启动子—P_(TH4)对孢子形成的影响

在原核生物发育分化的分子遗传学研究中,链霉菌因其复杂的分化生命周期,无与伦比的合成次级代谢产物的能力（目前世界上所知的数千种天然抗生素的７０％由链霉菌产生）,使之成为原核生物乃至微生物发育与分化研究的最好模式系统［１］,为研究基因时空表达和阐明分化调…     

链霉菌发育控制启动子—PTH4对孢子形成的影响

在原核生物发育分化的分子遗传学研究中,链霉菌因其复杂的分化生命周期,无与伦比的合成次级代谢产物的能力（目前世界上所知的数千种天然抗生素的７０％由链霉菌产生）,使之成为原核生物乃至微生物发育与分化研究的最好模式系统［１］,为研究基因时空表达和阐明分化调...     

变铅青链霉菌启动子活性片段的亚克隆及其顺序分析

近年来,由于链霉菌启动子探测质粒的构建以及体外克隆技术的迅速发展,使得许多链霉菌启动子得到分离分析.已发现的链霉菌启动子大致可以分为三类:一、与原核生物典型启动子—10区和—35区类似的链霉菌启动子;二、仅与原核生物典型启动子—10区相似的启动子;三、无论在—10区还是在—35区与典型的原核生物的启动子都没有任何相似之处的启动子.链霉菌启动子的多样性还表现在—10区与—35区保守序列的间隔长短差异较大,从7bp到24bp长短不一.链霉菌中还常存在着串联的启动子.总之,链霉菌启动子比一般原核生物启动子具有更加复杂的多样性.     

天蓝色链霉菌分化调控基因scrX的功能研究

克隆天蓝色链霉菌中一个新基因scrX并进行了序列分析, 利用基因破坏策略进行了该基因的功能研究. 结果表明, scrX基因由660个碱基组成, 编码产物是一个220个氨基酸残基的蛋白质;该基因含有3个在链霉菌中的稀有密码子--AAA, AAA和ATA, 是典型的在翻译水平上受到严紧调控的分化调控基因. 氨基酸序列同源性比较结果表明, scrX编码蛋白属于原核生物转录调控蛋白IclR家族.基因功能研究结果揭示, scrX基因在天蓝色链霉菌孢子形成中可能起正调控作用.     

与链霉菌发育分化有关的启动子——PTH4的调控研究

依赖于天蓝色链霉菌分化关键基因——whiG的发育调控启动子(P_TH4)所控制的下游基因被克隆了,用双脱氧链终止法进行了双链测序.结果表明在1597bp的DNA片段中含有一个完整的开读框架(ORF).在计算机的蛋白文库比较中未找到与该基因产物同源的已知蛋白,可能是一个新的蛋白产物.用基因破坏的策略初步研究了该基因的生物学功能,发现该基因的破坏影响了放线紫红素的产生,即与天蓝色链霉菌放线紫红素的生物合成有关.这进一步证明启动子——P_TH4在链霉菌分化中的多级调控作用.     

圈卷产色链霉菌分化相关基因——saw1的结构和功能

用双脱氧链终止法进行了分化基因——saw1的双链测序.结果表明在1500bp的DNA片段中有一个完整的开读框架(ORF),其编码区是在419bp至1252bp处.其产物与已知的天蓝色链霉菌whiG的氨基酸序列有89%的同源性.当把1500bp的saw1DNA片段插入到链霉菌表达质粒载体pIJ702后,构建的重组质粒转化天蓝色链霉菌孢子形成缺陷突变株C71,可使C71形成孢子和灰色色素.用基因破坏的策略进一步研究了该基因的生物学功能,结果表明saw1在圈卷产色链霉菌气生菌丝到孢子形成的发育转变中有重要作用,是分化中控制孢子发育起始的一个重要基因.     

与圈卷产色链霉菌分化有关的一个新基因——sawD的研

距链霉菌发育分化控制启动子P_TH4直接控制的下游基因proX间隔24个碱基处存在一个部分开放阅读框(ORF),根据序列分析推测为丝氨酸蛋白酶的一部分。以此部分DNA序列为探针,在构建的圈卷产色链霉菌7100的DNA文库中克隆到一个与链霉菌发育和分化有关的新基因,称之为sawD。序列测定及分析结果表明,在1320bp的DNA序列中有一个完整的开放阅读框(ORF),翻译起始位点为210位碱基处的GTG,终止密码子TGA位于序列的999位碱基处。在距翻译起始位点GTG上游4个碱基间隔处有典型的核糖体结合位点区域GAGGGA。在计算机蛋白文库中进行了同源性比较研究,结果表明263个氨基酸的蛋白产物与Caulobacter crescentus的依赖于ATP的丝氨酸蛋白酶有447%的同源性,其中存在功能活性区的丝氨酸保守位点(GPSAG)。基因功能研究表明,sawD在圈卷产色链霉菌发育分化中与气生菌丝分隔和色素的合成有关。该基因被阻断或破坏后,使野生型圈卷产色链霉菌的分化停止在气生菌丝阶段,不能形成具有灰色色素的孢子,而出现白色气生菌丝的表型。     

与圈卷产色链霉菌分化有关的一个新基因—sawD的研究

距链霉菌发育分化控制启动子 Ｐ Ｔ Ｈ４ 直接控制的下游基因 ｐｒｏ Ｘ 间隔２４ 个碱基处存在一个部分开放阅读框 （ Ｏ Ｒ Ｆ） , 根据序列分析推测为丝氨酸蛋白酶的一部分。以此部分 Ｄ Ｎ Ａ 序列为探针, 在构建的圈卷产色链霉菌７１００ 的 Ｄ Ｎ Ａ 文库中克隆到一个与链霉菌发育和分化有关的新基因, 称之为ｓａ ｗ Ｄ。序列测定及分析结果表明, 在１３２０ｂｐ 的 Ｄ Ｎ Ａ 序列中有一个完整的开放阅读框 （ Ｏ Ｒ Ｆ） , 翻译起始位点为２１０ 位碱基处的 Ｇ Ｔ Ｇ, 终止密码子 Ｔ Ｇ Ａ 位于序列的９９９ 位碱基处。在距翻译起始位点 Ｇ Ｔ Ｇ 上游４ 个碱基间隔处有典型的核糖体结合位点区域 Ｇ Ａ Ｇ Ｇ Ｇ Ａ。在计算机蛋白文库中进行了同源性比较研究, 结果表明２６３个氨基酸的蛋白产物与 Ｃａｕｌｏｂａｃｔｅｒ ｃｒｅｓｃｅｎｔｕｓ 的依赖于 Ａ Ｔ Ｐ 的丝氨酸蛋白酶有４４７ ％ 的同源性, 其中存在功能活性区的丝氨酸保守位点 （ Ｇ Ｐ Ｓ Ａ Ｇ） 。基因功能研究表明, ｓａｗ Ｄ 在圈卷产色链霉菌发育分化中与气生菌丝分隔和色素的合成有关。该基因被阻断或破坏后, 使野生型圈卷产色链霉菌的分化停止在气生菌丝阶段, 不能形成具有灰色色素的孢子, 而出现白色     

A因子在原核生物分化和次级代谢中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。近二十年来,原核生物细胞的发育与分化取得了令人瞩目的成就,如芽孢杆菌的内源性孢子形成,放线菌的分生孢子分化,粘细菌的多细胞形态发生等。形态分化与次生代谢之间的关系是目前的一个研究热点,本文介绍近年来Ａ因子及其类似物在原核生物分化和次级代谢调控中的研究进展。１　Ａ因子及其类似物１９８２年,Ｈａｒａ等人分离到一株丧失了生物合成链霉素和孢子形成能力的灰色链霉菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓｇｒｉｓｅｕｓ）突变株,发现当提供一种由野生型菌株产生的可扩散因子时,突变…     

圈卷产色链霉菌7100分化相关基因——sawE的结构与功能

以天蓝色链霉菌的whiB基因为探针,从圈卷产色链霉菌7100的总DNA部分文库中克隆了含有whiB同源序列的28kb DNA片段,并对其中的14kb片段进行了序列测定。序列分析表明,该片段含有一个完整的开放阅读框—sawE。预测的蛋白质结构及同源性分析显示,sawE与天蓝色链霉菌孢子形成早期的关键基因whiB高度同源,编码产物为一个调控蛋白。sawE的破坏使圈卷产色链霉菌7100的分化终止在气生菌丝阶段,在延长培养时间的情况下仍保持白色的表型,菌丝不能分隔,不能形成成熟的灰色孢子,结果表明sawE基因是一个与圈卷产色链霉菌分化有关的重要基因。     

圈卷产色链霉菌san7324和san7324L基因阻断对形态分化和尼可霉素产生的影响

【目的】圈卷产色链霉菌全局性调控基因wblA阻断突变后,尼可霉素不再产生。RNA-seq和转录分析表明san7324基因在野生型菌株中可以正常转录,而在wblA阻断突变株(ΔwblA)中不能转录,为此本文旨在揭示san7324与尼可霉素产生的关系。【方法】利用同源双交换策略对san7324进行基因阻断,而后通过基因遗传回补及对尼可霉素生物合成相关基因的转录分析等方法研究san7324的功能。【结果】在相同培养条件下,阻断突变株Δsan7324与野生型菌株相比失去了合成尼可霉素的能力。我们通过同源比对发现圈卷产色链霉菌中还存在一个与san7324同源的基因san7324L,该基因的阻断导致尼可霉素产量降低。当san7324和san7324L两个基因同时被阻断后,得到的突变株Δsan7324-san7324L生长稀疏而且不能正常发育分化形成灰色表型的孢子或孢子链,只能形成白色表型的气生菌丝,同时也丧失了合成尼可霉素的能力。当这两个基因(san7324-san7324L)回补双突变株后,则恢复了野生型的表型(能形成孢子链并恢复尼可霉素的产生)。进一步的研究初步表明san7324和san7324L的阻断主要影响了尼可霉素生物合成基因簇中途径特异性调控基因sanG的转录水平,从而影响圈卷产色链霉菌的发育分化和尼可霉素的产生。【结论】该结果为链霉菌形态分化与生理代谢关系的研究提供了更多的证据,同时为多效调控基因wblA作用机制的阐明奠定了基础。     

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。     

拟核结合蛋白调控链霉菌形态分化和次级代谢的作用和机制

链霉菌具有独特而复杂的形态分化周期,涉及到染色体复制、浓缩和分离等多个步骤,并伴随着菌丝的分隔和片段化。拟核结合蛋白作为染色体高级结构的重要组成成分,在调控链霉菌的形态分化中发挥了重要作用,调控许多与DNA相关的过程,包括基因表达、DNA保护、重组/修复和拟核的形成与维持等。此外,拟核结合蛋白作为细菌重要的全局性调控因子,也广泛参与了链霉菌次级代谢的调控。本文总结了链霉菌拟核结合蛋白的结构和功能,特别是调控形态分化和次级代谢的最新研究成果。     

吸水链霉菌谷氨酰胺转胺酶基因的阻断及其对细胞分化的影响

【目的】通过对吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)中谷氨酰胺转胺酶基因的阻断,以期深入了解谷氨酰胺转胺酶生理功能,并为谷氨酰胺转胺酶发酵优化提供新的研究思路。【方法】以温敏型质粒pKC1139为出发质粒,构建阻断吸水链霉菌谷氨酰胺转胺酶编码基因的重组质粒pKC1139-TG1,转化吸水链霉菌原生质体,通过抗性筛选和PCR验证,成功得到一株谷氨酰胺转胺酶阻断菌株,命名为S.h-△TG。【结果】以原始菌株为对照,重组子基内菌丝生长不受影响,但是由基内菌丝分化形成气生菌丝的过程受到影响,重组子基本不产气生菌丝。【结论】谷氨酰胺转胺酶对吸水链霉菌气生菌丝的形成有着重要的影响,参与链霉菌气生菌丝的形成。     

圈卷产色链霉菌分化关键基因——saw1的克隆及酶切分析

链霉菌是现代生物学研究中一种重要的微生物,它有两个突出的特征:其一,有无与伦比的合成次生代谢产物的能力,世界上所知数千种抗生素的70％由其产生。其二,有一个复杂的发育分化的生命周期,是微生物分化研究的一个最好的模式材料。链霉菌分化主要为形态分化和生理分化,两者彼此独立又相互关联,构成复杂的分化调控网络,研究分化基因的调控不但有重要的理论意义,而且可用于控制抗生素的生物合成,因此弄清合成途径的分子机制,也有潜在的应用价值。圈卷产色链霉菌是从我国东北土