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.     

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。     

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。     

NsdB——天蓝色链霉菌A3(2)中一个负调控抗生素产量蛋白的研究

TPR(tetratricopeptide repeat)是在很多蛋白中均被发现到的一个含有34个氨基酸的蛋白重复序列,其基本功能是参与蛋白间的相互作用。天蓝色链霉菌A3(2)中有70个蛋白含有类TPR结构域,NsdA是其中的一个,研究发现该蛋白对天蓝色链霉菌的产孢和产素都有负调控作用。本研究中发现基因SCO7252和SCO1593编码含TPR结构的蛋白,中断SCO7252基因后菌株放线紫红素和钙依赖抗生素产量均提高,但形态分化没有明显变化,基因SCO1593中断后菌株在产孢产素及形态等各方面均未受到影响。基因SCO7252被命名为nsdB,RT-PCR分析表明,该基因在生长30h时开始表达。通过生物信息分析表明,天蓝色链霉菌的70个含类TPR结构的蛋白中有32个仅含该结构域,有25个另外含有DNA结合区域,这些暗示着它们可能直接控制基因的表达。     

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 .     

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.     

利迪链霉菌nsdA基因的克隆及其阻断载体的构建

[目的]构建nsdA基因的敲除载体和表达载体,获得阳性转化子。[方法]根据GenBank中报道的天蓝色链霉菌nsdA基因序列设计引物,在利迪链霉菌产纳他霉素菌株A01、A02和G117中扩增到预期目的片段,进一步克隆nsdA基因全长序列;经BLAST比对,其核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列与天蓝色链霉菌均有较高同源性,据此判断利迪链霉菌A01、A02、G117中含有nsdA基因;进一步构建nsdA基因的敲除载体pLM103和表达载体pIBN139,转入大肠杆菌ET12567(puz8002)。[结果]nsdA基因全长序列1 407 bp,编码468个氨基酸,构建了nsdA基因的敲除载体pLM103和表达载体pIBN139。[结论]成功构建nsdA基因的敲除载体pLM103和表达载体pIBN139,并获得阳性转化子,为后续构建利迪链霉菌nsdA基因阻断突变株,以进一步探究nsdA基因在利迪链霉菌纳他霉素生物合成中的调控作用奠定了基础。     

圈卷产色链霉菌分化基因sawB的结构与功能

以Sau3AI部分酶切野生型圈卷产色链霉菌7100(Streptomyces ansochromogenes 7100)染色体DNA,回收3～6 kb的DNA片段,插入到链霉菌表达载体pIJ702的BglⅡ位点,转化圈卷产色链霉菌白色突变株W19,得到了近3 000个转化子,从中筛选到了两个具有硫链丝菌素抗性和野生型灰色表型的转化子.进行了质粒提取和酶切分析,两个重组质粒分别命名为pNL-1和pNL-2(分别含有约5.2和5.8 kb的外源片段).通过亚克隆及突变株互补实验,将互补W19的基因定位在了1.25 kb的Pst Ⅰ-Apa Ⅰ片段上.DNA序列分析结果表明,该DNA片段中含有一个完整的可读框(ORF1),编码一个由295个氨基酸组成的蛋白质,该基因命名为sawB.利用Blast程序在蛋白数据库中比较发现,SawB与天蓝色链霉菌的一个转录调控蛋白WhiH具有81%的一致性.利用基因破坏策略研究了sawB的功能,结果发现,野生型菌株的sawB基因破坏后,丧失了孢子形成能力,由灰色表型转变为白色表型.显微镜下观察sawB突变株的气生菌丝长而直,顶部略有波浪形卷曲,螺旋程度有所下降.由此可知,sawB是与圈卷产色链霉菌形态分化有关的一个重要基因,它与菌丝螺旋及孢子形成直接相关.sawB的异源表达分析表明,sawB可互补天蓝色链霉菌whiH突变株C119,使之恢复到野生型表型,产生紧密螺旋及丰富的灰色孢子.     

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.     

圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成基因sanA的克隆、结构和功能

圈卷产色链霉菌是尼可霉素产生菌,经紫外线诱变后,以赤星灰霉为指示菌筛选到遗传稳定的尼可霉素生物合成阻断突变株,选择其中的NBB19为受体,以质粒pIJ702为克隆载体,从野生型圈卷产色链霉菌的DNA文库中克隆到了6kb的DNA片段,能互补NBB19使之恢复尼可霉素的产生能力.对6kbDNA片段中的部分片段进行了序列分析,结果表明2710bpDNA片段包含一个1365bp的完整开放阅读框架,编码一个由454个氨基酸残基组成的蛋白质,该基因命名为sanA.蛋白序列数据库比较结果表明,sanA编码的蛋白质氨基酸序列与Pyrococcus horikoshii的甲基转移酶有较高的同源性,353个氨基酸残基中有25%的一致性.用基因破坏策略研究了sanA的功能,野生型菌株sanA基因被破坏后导致失去合成尼可霉素的能力,表明sanA是尼可霉素生物合成中的一个新的重要基因.     

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。     

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。     

油菜蔗糖转化酶基因的电子克隆和生物信息学分析

运用电子克隆技术获得油菜中一个蔗糖转化酶基因eDNA序列,同时根据此段序列设计引物以油菜eDNA为模板进行扩增。经测序得到证实。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、信号肽导肽、疏水性／亲水性、二级结构、亚细胞定位等方面进行了预测和分析。结果表明：该基因eDNA序列长度为2150bp,包含一个1779bp开放阅读框,编码592个氨基酸;该编码蛋白含有蔗糖转化酶的多个典型的保守结构域。同源比对分析显示,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥等植物的蔗糖转化酶基因具有高度的相似性,进一步确定该蛋白为蔗糖蛋白酶。研究结果为该基因进一步的实验克隆,表达分析,功能鉴定奠定基础。     

天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor中几丁质酶C(Chi C)的生物信息学分析

利用生物信息学的方法,分析天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor中几丁质酶C（Chi C）的一些基本性质,并针对链霉菌属菌种的几个几丁质酶基因做了进化树,进而验证了天蓝色链霉菌中至少8种几丁质酶的分类;同时对天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor中几丁质酶C（Chi C）蛋白的高级结构作出了预测,得到其编码的属于18家族的蛋白质高级结构图谱。     

甘薯贮藏蛋白(sporam in)A基因编码区克隆及序列同源性分析

采用 PCR技术 ,从我国广泛栽培甘薯品种南薯 88基因组中扩增和克隆到甘薯贮藏蛋白 A基因编码区段 ,并测定了其全部核苷酸序列 .该编码区长 65 7bp,编码一个长 2 1 9个氨基酸残基的蛋白质 ,其中信号肽长 37个氨基酸残基 ,成熟蛋白质长 1 82个氨基酸残基 ,其分子量为 2 0 k D.将该片段的核苷酸序列与已登录在 Gen Bank中的另外 6个甘薯贮藏蛋白 A基因编码区序列进行比较 ,发现其同源性高达 90 % ,说明甘薯贮藏蛋白 A基因编码区序列具有高度保守性 .虽然 7个基因编码区的核苷酸总变异为 1 0 % ,但在每两个基因之间的比较则表明其核苷酸的变异范围小于 7% .     

麦迪霉素4"-O-丙酰基转移酶(mpt)基因结构的研究

对含有麦迪霉素4"-O-丙酰基转移酶(mpt)基因的BamHI-BamHI 8.0kb的DNA片段进行限制性酶切分析,绘制出了含有21个酶切位点的限制性酶切图谱。以含有碳霉素异戊酰基转移酶基因(CarE)的2.4kb DNA片段为探针,经Southern blot分子杂交,将mpt定位于一个EcoRI-EcoRI-Pstl 3.0kb的DNA片段上,将该片段克隆至大肠杆菌/链霉菌穿梭质粒载体pWHM3上,获得重组质粒pWFPE。含有pWFPE的螺旋霉素产生菌产二素链霉菌(S.ambofaciens)及变铅青链霉菌(J.lividans)TK24均可将内源产生的或外源加入的螺旋霉素酰化为4"-O-丙酰螺旋霉素。对EcoRI-EcoRI-PstI 3.0kbDNA片段上mpt基因进行序列分析,在该片段上有一个开放阅读框架,它以ATG为起始密码子,以TGA为终止密码子,与其序列对应的编码产物含有388个氨基酸。Mpt基因的G+C mol％为68.0,密码子第三位上G+C mol％为91.5。Mpt基因编码的氨基酸序列与CarE基因编码的氨基酸序列的相同性为67.6％,相似性为86.4％。在起始密码子上游6bp处存在…     

粘质沙雷氏菌氯霉素抗性基因的克隆及其性质分析

通过构建粘质沙雷氏菌KMR-3菌株的基因组DNA文库, 克隆到了与该菌的氯霉素抗性相关基因, 并对其部分特性进行了初步研究。结果表明: 克隆到的氯霉素抗性基因所编码的蛋白属于PRK10473蛋白, 由397个氨基酸编码, 与变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans 568) Bcr/CflA亚家族药物抗性转运蛋白同源性最高, 达到92%, 并对该基因的调控序列(启动子、终止子、SD序列及转录起始位点) 进行了分析。     

地中海拟无枝菌酸菌U32中生物素羧基载体蛋白结构基因的克隆、表达及转录

乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl CoA Carboxylase EC 6.4.1.2, ACC)催化依赖于ATP的乙酰辅酶A羧化形成丙二酸单酰辅酶A,该反应是脂肪酸生物合成途径中的第一步,也是受到调控的关键一步。根据结核分枝杆菌(M. tuberculosis)和天蓝色链霉菌(S. coelicolor)中ACC-α亚基的氨基酸保守序列和地中海拟无枝菌酸菌U32对氨基酸密码子的使用偏好,设计简并引物以U32基因组DNA为模板扩增出一条约250bp的片段,并以此片段作探针成功地从U32基因组cosmid文库中克隆到相应的ACC-α亚基的编码基因accA。该基因对应的ORF长1797bp,编码一个598个氨基酸的蛋白,推算出的分子量是63,714Da;基因G+C mol%含量为70.1%,符合U32基因结构特征,距起始密码子GTG上游6个碱基处有链霉菌典型的RBS序列AGGAGG,并有生物素羧化酶特征的ATP结合区。利用pET28(b)系统构建表达载体,在E. coli BL21(DE3)中实现了accA的诱导表达,产物大部分以可溶形式存在,并通过Western Blot证明该蛋白上确有共价结合的生物素。Northern Blot分析了各种氮源对accA基因转录水平的不同影响。     

粘质沙雷氏菌氯霉素抗性基因的克隆及其性质分析

通过构建粘质沙雷氏菌KMR-3菌株的基因组DNA文库, 克隆到了与该菌的氯霉素抗性相关基因, 并对其部分特性进行了初步研究。结果表明: 克隆到的氯霉素抗性基因所编码的蛋白属于PRK10473蛋白, 由397个氨基酸编码, 与变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans 568) Bcr/CflA亚家族药物抗性转运蛋白同源性最高, 达到92%, 并对该基因的调控序列(启动子、终止子、SD序列及转录起始位点) 进行了分析。     

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