长松萝中一个聚酮合酶基因簇的克隆和鉴定

【目的】探索药用地衣长松萝(Usnea longissima Ach)聚酮化合物的生物合成基因簇,克隆聚酮合酶(PKS)基因并分析其功能。【方法】以长松萝地衣型真菌为材料,通过巢氏PCR获得聚酮合酶基因片段和原位杂交筛选基因组文库获得聚酮合酶基因及相邻基因簇。并对获得聚酮合酶进行分子系统进化分析和基因表达分析。【结果】获得药用地衣长松萝中的编码聚酮合酶基因UlPKS5的全长序列以及相邻修饰基因β-内酰胺酶和脱水酶。聚酮合酶UlPKS5含有酮体合成酶(KS),酰基转移酶(AT),产物模板(PT)以及酰基载体蛋白(ACP)结构域。分子系统进化分析显示UlPKS5属于非还原型聚酮合酶中第五组,与蒽醌类化合物生物合成相关。通过半定量RT-PCR分析表明山梨醇(10%)和蔗糖(2%和10%)能够强烈诱导UlPKS5基因表达。【结论】聚酮合酶(UlPKS5)及相邻修饰基因β-内酰胺酶和脱水酶与长松萝中蒽醌类化合物生物合成相关。     

不同生境放线菌的卤化酶基因分析及其对卤代产物筛选的意义

摘要：【目的】在基因水平上分析并比较陆地来源与海洋来源的放线菌产生卤化代谢产物的潜力。【方法】基于依赖黄素腺嘌呤二核苷酸的卤化酶基因筛选,从经过表型去重复的70株陆地来源和71株海洋来源的放线菌中,通过PCR筛选获得卤化酶基因片段,并进行测序鉴定;通过卤化酶氨基酸序列的系统发育分析,比较不同来源放线菌的卤化酶序列,以及海洋链霉菌和小单孢菌的卤化酶序列。另外,对卤化酶阳性菌株进行了聚酮合酶和非核糖体多肽合成酶基因的检测。【结果】本研究中36.6%的海洋放线菌具有卤化酶基因,其阳性率远高于本研究所涉及的陆地放     

蜚蠊肠道放线菌的卤化酶基因检测及初步分析

[目的]对159株蜚蠊肠道内生放线菌的卤化酶等相关基因进行检测和初步分析。[方法]活化蜚蠊肠道内生放线菌,制备各菌株基因组DNA,根据依赖黄素腺嘌呤二核苷酸FADH2的卤化酶基因保守区设计简并引物,通过PCR扩增卤化酶基因片段,TA克隆后进行测序鉴定。在此基础上,对卤化酶阳性菌株进行聚酮合酶PKSⅠ和非核糖体多肽合成酶NRPS等2个次级代谢产物生物合成主要基因进行检测。[结果]159株蜚蠊肠道放线菌有84株含有卤化酶基因,占比52.83%;卤化酶基因阳性放线菌中71株含有PKSⅠ基因,70株含有NRPS,占比分别为84.52%、83.33%。[结论]蜚蠊肠道含有较丰富的卤化酶基因阳性放线菌,可作为未来分离卤化活性物质的微生物资源。     

来源卤化二型聚酮类生物合成基因簇的两种关键功能基因鉴定与表达

为催化卤化产物,挖掘具有生物活性的新卤化物提供新的方法途径,拟构建卤化酶原核表达载体催化天然卤化物的卤化过程。对链霉菌Streptomyces sp. FJS31-2基因组中一个II型PKS类产物zunyimycin生物合成基因簇进行系列分析,针对其中的后修饰酶卤化酶基因和单加氧酶基因进行原核表达纯化。通过分子生物学手段成功构建卤化酶基因(65 kD)和单加氧酶基因(37 kD)的原核表达载体,并对其进行鉴定。卤化酶和单加氧酶在催化化合物的卤化过程中,会产生疑似新卤化产物。     

土壤假单胞菌593使用Pcs途径合成磷酯酰胆碱

【目的】原核生物有两条代谢途径N-甲基化途径(Pmt途径)和磷脂酰胆碱合酶途径(Pcs途径)合成磷脂酰胆碱(PC)。本文对土壤细菌Pseudomonas sp.593的磷脂酰胆碱合成进行了研究,试图弄清楚假单胞菌的磷脂酰胆碱的合成途径。【方法】通过氨基酸序列比较,获得已报道的磷脂酰胆碱合酶(Pcs)的氨基酸保守序列,并设计简并引物,从Pseudomonas sp.593总DNA中PCR扩增出磷脂酰胆碱合酶基因(pcs)的片段,然后用扩增的DNA片段作探针,对Pseudomonas sp.593基因组DNA亚克隆文库进行菌落原位杂交,获得pcs全基因序列;利用同源重组原理进行活体突变,获得Pseudomonas sp.593 pcs-突变体;采用薄层层析(TLC)法分析细菌总磷脂,检测PC含量以及pcs基因活性。【结果】TLC分析显示Pseudomonas sp.593细菌仅在添加外源胆碱的M9或LB培养基中生长时才合成PC;从Pseudomonas sp.593细菌中克隆出894 bp的DNA序列,编码的蛋白具有磷脂酰胆碱合酶活性;活体缺失pcs基因后,Pseudomonas sp.593 pcs-突变体在添加或不添加胆碱的条件下都不能合成PC。【结论】Pcs途径是土壤Pseudomonas sp.593乃至其它假单胞菌合成磷脂酰胆碱的唯一途径。     

海洋来源节菱孢菌ZSDS1-F3中PKS-NRPS类天然产物挖掘

【目的】以基因组信息为指导,定向激活海洋来源真菌Arthrinium arundinisZSDS1-F3中沉默的聚酮合成酶-非核糖体肽合成酶(PKS-NRPS)类生物合成基因簇,鉴定次级代谢产物结构。【方法】通过启动子工程和异源表达的策略激活实验室培养条件下沉默或低表达的生物合成基因簇,实现目标化合物的分离,通过HR-ESI-MS和NMR数据分析鉴定产物结构,结合基因重组和生物信息学分析结果推导化合物的生物合成途径。【结果】依据基因组生物信息学分析,从海洋来源真菌A. arundinis ZSDS1-F3中选取一个编码PKS-NRPS类次级代谢产物的生物合成基因簇开展研究,在宿主Aspergillus nidulansA1145中实现了基因簇的异源表达,从中分离到2个新化合物,并推导了其生物合成途径。【结论】基因组信息指导下的天然产物挖掘,可以目标明确地分离产物,加快真菌中新颖天然产物的发现步伐。     

假单胞菌M18中藤黄绿菌素合成限速酶基因的鉴定及表达优化

【目的】假单胞菌株M18中负责抗真菌剂藤黄绿菌素(Plt)合成的结构基因包括pltLABCDEFG、pltM。为了鉴定Plt合成限速酶的基因,分别将9个结构基因过表达。【方法】以M18菌株染色体DNA为模板,PCR扩增这9个Plt合成基因的编码区,分别克隆到穿梭载体pME6032的tac启动子下游,构建9个结构基因的过表达载体,并转入假单胞菌株M18中。在KMB培养基中进行Plt发酵分析。【结果】分别携带pltC、pltD、pltF过表达载体的菌株与携带空质粒的菌株相比,Plt产量分别提高了96%、78%、75%。对重组菌株进行IPTG诱导浓度和诱导时间的优化,确定IPTG最佳诱导浓度为1.0 mmol/L,最佳诱导时间为培养6 h。【结论】pltC、pltD、pltF分别编码的Ⅰ型聚酮合成酶、卤化酶、乙酰CoA合成酶可能为Plt生物合成的限速酶。按照优化条件发酵,携带pltD、pltF过表达质粒的菌株产量分别上升77.5%、159.1%。     

稀有海洋放线菌Salinispora arenicola非核糖体肽合成酶和卤代酶生物合成基因簇核心区的克隆及序列分析

克隆稀有海洋放线菌Salinispora arenicola的非核糖体肽合成酶(NRPS)和卤代酶生物合成基因簇核心区基因片段。根据已发表的放线菌NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区的核苷酸序列保守区设计两对简并性引物,采用PCR的方法扩增NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区基因片段,使用分子生物学软件进行序列分析。获得两段大小分别为662bp和557bp的基因片段,编码220个和185个氨基酸。这两段序列与海洋放线菌Salinispora arenicola CNS-205的NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区基因核苷酸序列的同源性分别为99%和98%。成功地获得了稀有海洋放线菌Salinispora arenicola的NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区基因片段,该基因片段的获取将为分离全长基因簇以及研究该基因簇在生物合成中的功能奠定基础。     

洛伐他汀工业菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成分析

【目的】分析洛伐他汀工业生产菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成能力,为后期的遗传改造、次级代谢产物及其基因簇挖掘提供指导。【方法】对洛伐他汀发酵条件下的样品进行了转录组分析,同时运用色谱分离技术及波谱学方法对主要次级代谢产物进行了分离和结构鉴定。【结果】洛伐他汀合成相关基因转录水平非常高,还有4个聚酮合酶(PKS)、6个非核糖体多肽合成酶(NRPS)和1个PKS-NRPS杂合酶基因进行了转录,其他PKS和NRPS基因都处于沉默状态。此外,从该菌的发酵产物中分离鉴定了10个主要副产物并确定了其结构。【结论】土曲霉HZ01是一株优良的洛伐他汀生产菌株,在构建次级代谢产物异源合成细胞工厂和鉴定次级代谢产物生物合成途径方面具有很好的应用潜力。     

非核糖体肽合成酶基因腺苷酰化结构域序列克隆及分析

微生物许多非核糖体肽类次生代谢产物主要是由非核糖体肽合成酶(NRPS)催化合成。参考Gontang发布的非核糖体肽合成酶(NRPS)通用引物设计扩增NRPS腺苷酰化结构域基因序列的特异引物,从海洋链霉菌L1的基因组DNA中扩增获得一个715 bp的NRPS基因序列。测序结果及比对分析表明该片段属于NRPS腺苷酰化结构域部分序列。对其拟翻译的氨基酸序列组成成分、理化性质进行分析,显示其包含AFD class I超基因家族核心结合区,为NRPS腺苷酰化结构域(A结构域)所在区域。对氨基酸序列的二级结构预测和三级结构模拟,发现与数据库中肠菌素合酶F组分的结构相似。为后续研究A结构域的特异性及完整NRPS基因簇克隆提供了参考。     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.