杀念菌素/FR-008生物合成途径中转运基因fscTI与fscTII的功能

摘要:【目的】分析杀念菌素/FR-008 生物合成途径中转运基因fscTI和fscTII的功能。【方法】构建转运基因fscTI和fscTII的敲除质粒pJTU4137,并通过接合转移和同源重组双交换的方法得到转运基因缺失突变株。转运基因fscTI和fscTII也被克隆到高拷贝质粒pJTU1278上用于在链霉菌FR-008(Streptomyces sp．FR-008)的衍生菌株ZYJ-6中进行转运蛋白的过量表达。【结果】获得了转运蛋白缺失的双交换突变株LX10,发酵结果显示该突变株不再产生杀念菌素及其衍生物;过量表达转运蛋白的基因工程菌株LX11,其杀念菌素的产量约是对照菌株的1.5倍。【结论】体内遗传实验进一步证实FR-008生物合成途径中的fscTI和fscTII是ATP依赖的ABC转运基因,fscTI与fscTII的过量表达增加了杀念菌素的产量,为利用此方法提高其它多烯类抗生素的产量提供了例证。     

杀念菌素/FR-008生物合成途径中转运基因fscTⅠ与fscTⅡ的功能

[目的]分析杀念菌素/FR-008生物合成途径中转运基因fscTⅠ和ficTⅡ的功能.[方法]构建转运基因fscTⅠ和fscTⅡ的敲除质粒pJTU4137,并通过接合转移和同源重组双交换的方法得到转运基因缺失突变株.转运基因fscTⅠ和ficTⅡ也被克隆到高拷贝质粒pJTU 1278上用于在链霉菌FR-008(Streptomyces sp.FR-008)的衍生菌株ZYJ-6中进行转运蛋白的过量表达.[结果]获得了转运蛋白缺失的双交换突变株LX10,发酵结果显示该突变株不再产生杀念菌素及其衍生物 ;过量表达转运蛋白的基因工程菌株LX11,其杀念菌素的产量约是对照菌株的1.5倍.[结论]体内遗传实验进一步证实FR-008生物合成途径中的fscTⅠ和fscTⅡ是ATP依赖的ABC转运基因,fscTⅠ与fscTⅡ的过量表达增加了杀念菌素的产量,为利用此方法提高其它多烯类抗生素的产量提供了例证.     

一个可介导链霉菌PKS基因 向植物转化的杂合质粒的构建

抗生素FR-008是由链霉菌FR-008所产生的一种七烯大环内酯类抗真菌抗生素。胡志浩等已克隆了长达约105kb的FR-008聚酮合酶(PKS)基因簇,对该基因簇中相邻于pabAB基因下游的3.8kbDNA进行序列分析,找到一个多功能聚酮合酶基因的起点,与数据库中蛋白质序列的比较分析揭示出一个尚未结束的大型开读框架的存在,它与抗细菌大环内酯类抗生素-红霉素生物合成所需的Ⅰ型聚酮合酶(PKS)基因中的乙酰转移酶(AT)和β-酮酰合酶(KS)的功能结构域显示出了高度的同源性,从分子水平上证实了FR-008抗生素由Ⅰ型PKS所合成。本实验将3.8kb中的编码聚酮合酶的部分开读框架通过基因工程的方法插入植物表达载体WRG2410上,从而成功构建了表达性质粒pHZ321。     

一个热诱导穿梭表达载体的构建及其在链霉菌中的应用

为探索大肠杆菌λ噬菌体表达调控元件在链霉菌中的应用,构建了一个链霉菌大肠杆菌穿梭表达载体pHZ1080,并将来自链霉菌FR-008的聚酮合酶(PKS)基因置于其中的λ噬菌体启动子P_R下游,得到表达PKS的穿梭质粒pHZ1067。与在大肠杆菌中一样,该质粒在变铅青链霉菌中也受热诱导表达100kD的PKS蛋白;表达的PKS蛋白可由SDSPAGE和Western-blot实验检测到。PKS在链霉菌中的热诱导表达表明,构建的载体也能用于链霉菌诱导表达外源基因。       

基因工程FR-008/杀念菌素脱羧衍生物CS103的分离提取及毒性和抗白色念珠菌活性研究

本文在建立了基因工程FR-008/杀念菌素脱羧衍生物CS103分离提取工艺的基础上, 经进一步纯化, 获得一定供试样品。通过对比脱羧FR-008/杀念菌素CS103、FR-008/杀念菌素和两性霉素B三种化合物对人胚肾细胞毒性、对人血红细胞的溶血活性和对白色念珠菌的抗菌效果, 发现脱羧FR-008/杀念菌素CS103的毒性较FR-008/杀念菌素和两性霉素B大大降低, 且保持了较高的抗真菌(Candida albicans)活性。     

亚硝基胍消除链霉菌FR-008的线性质粒

【目的】利用亚硝基胍(NTG)消除链霉菌FR-008线性质粒以简化其基因组,获得背景清晰的菌株,作为抗生素异源生物合成的底盘细胞。【方法】NTG溶液处理链霉菌FR-008孢子悬液,从存活的诱变株中筛选砷敏感的突变株,再通过脉冲场凝胶电泳(PFGE)检测线性质粒是否被消除;用生测实验定性检测各个线性质粒消除突变株杀念菌素合成的能力,最后通过HPLC定量比较突变株和野生型产生杀念菌素的差异。【结果】从103个诱变株中筛选到3株砷敏感的突变株(10#、59#、115#)。PFGE检测发现它们均丢失了大线性质粒p SSFR1,此外,42#突变株的小线性质粒p SSFR2被消除,在此基础上,第二轮NTG诱变获得了双质粒消除的突变株。大线性质粒p SSFR1消除率约为3%,小线性质粒p SSFR2消除率约为1%。发酵结果显示:10#、115#突变株杀念菌素有效组分III产量分别提高了40%和30%。【结论】首次发现NTG是一种有效消除链霉菌线性质粒的诱变剂,2株大线性质粒消除的突变株杀念菌素的产量得到提高。此方法可以用来消除特定链霉菌菌株中的巨型线性质粒以高效简化其基因组,因而是一种有效的抗生素遗传育种的方法。     

变铅青链霉菌内源线性质粒接合转移必需功能区的鉴定

通常细菌间环型质粒在接合转移过程中,单链质粒DNA在质粒内部“oriT”接合转移起始位点发生缺刻.随后,打开的单链质粒DNA通过细胞膜的Ⅳ型分泌系统转移到受体菌中.但是,链霉菌中的接合型线型质粒带有游离3′端,5′端与末端蛋白结合,因而不能以细胞-细胞间方式转移单链缺刻DNA.报道了变铅青链霉菌线型质粒SLP2衍生的环型质粒,与SLP2一样可以高频高效接合转移,并鉴定了接合转移功能区.质粒有效的接合转移功能区包含6个共转录的基因,分别编码一个Tra样的DNA转移酶、胞壁水解酶、2个膜蛋白(可以与ATP结合蛋白相互作用)和一个功能未知的蛋白质.从SalⅠR-/M-向SalⅠR/M宿主转移的质粒频率下降表明,线型和环型的质粒都是以双链的形式转移的.上述研究结果表明SLP2衍生的线型质粒和环型质粒以相似的与细胞膜/胞壁功能相关的机理进行接合转移.     

农抗5102产生菌原生质体融合育种的研究Ⅳ．融合子FR—008的验证及其产生新活性物质的分离和鉴别

本文在探索5102－l号抗生素液相色谱HPLc)分析法的基础上,从出发菌株10—22和融合子FR-008的发酵物中均分离出5102—1号抗生素的主要组分,进一步证实融合子FR·008为吸水链霉菌应城变种种内融合的重组子。实验还从融合子FR一008的发酵物中分离和纯化了出发菌株不能产生的活性物质,通过与浓硫酸和浓盐酸反应呈深兰色,紫外可见光谱在403,380,360,340nm处有吸收峰等特征,表明它是一种七烯大环内酯类抗生素。在建立该抗生素中芳香残基的液相色谱分析法时,证明其中含有对氨基苯乙酮残基。用氨基酸分析仪测定经硫酸甲醇醇解和醇解产物再水解后的抗生素样品,表明它含有与已知七烯大环内酯类抗生素不同的氨基糖残基,其详细结构有待进一步研究确定。     

葡萄糖流加策略对基因工程FR-008／杀念菌素衍生物CS103补料分批发酵过程的影响

以组合生物合成技术得到的链霉菌FR-008突变株CS103为研究对象,研究了3．7L发酵罐上维持一定葡萄糖浓度对其次级代谢产物脱羧FR-008／candicidin衍生聚酮抗生素CS103生物合成的影响。当初始葡萄糖浓度20g／L,发酵过程还原糖浓度维持在10g/L时,抗生素CS103最高产量较分批发酵最高产量相比提高30％。研究了3．7L罐上补料分批发酵生产CS103的工艺,主要考察了脉冲补料、间歇流加补料和连续流加补料三种补料分批发酵工艺,并与分批发酵进行了比较。连续流加补料维持糖浓度的效果明显,最高产量达到126．9μg/mL,与分批发酵相比提高了44％左右。     

链霉素产生菌——灰色链霉菌质粒的分离和电镜观察

本工作首次从具有临床应用价值的抗菌素产生菌——灰色链霉菌中分离得到质粒DNA(SGP1),并经电镜观察证实。用琼脂糖凝胶电泳分析,初步证明灰色链霉菌和天蓝色链霉菌质粒DNA分子大小相似,限制性内切酶Eco R1对灰色链霉菌质粒DNA可能只有一个切口。电镜观察表明灰色链霉菌质粒DNA具有共价闭合超盘旋环状和开放形环状两种构型,根据经验公式计算,灰色链霉菌质粒DNA分子量为1．9x107道尔顿左右。经紫外分光光度计测定灰色链霉菌质粒DNA解链温度(Tm值)为80．8u℃ G—C克分子百分数为76．8％。我们所获得的灰色链霉菌质粒DNA(SGP1)是否即是前文报道的[10]经高温消除,并与链霉素生物合成有关的质粒,则尚待进一步证实。     

大肠杆菌-链霉菌高效接合载体的构建及其应用

以链霉菌质粒SCP2^*的衍生质粒pHJL400为基础,构建了能够在大肠杆菌到链霉菌之间进行高效接合转移的质粒DGH112。pGH112含有在大肠杆菌和链霉菌中复制起始位点,以及分别在大肠杆菌和链霉菌中进行筛选的抗性标记。用pGH112转化Escherichia coli ET12567(pUZ8002)后,与天蓝链霉菌(Streptomyces coelicolor A3(2))、除虫链霉菌(Streptomyces avermitilis)、变铅青链霉菌(Streptomyces lividans TK54)、毒三素链霉菌(Streptomyces toxytricini NRRL15443)、委内瑞拉链霉菌(Streptomyces．vertezuelae ISP5230)和红色糖多孢菌(Saccharopolypora erythraea)进行接合,发现本构建的pGH112与pKC1139相比,接合转移效率较高,稳定性好,而且宿主范围较广。把组成型启动子ermE^*与绿色荧光蛋白基因(gfp)克隆到本构建的pGH112,通过接合转移到链霉菌中,gfp获得表达,证明其可以用作基因接合转移的有效工具载体,这为研究链霉菌的基因功能创造了有利条件。     

无机盐对阿维链霉菌接合转移及异源表达放线紫红素的影响

摘要：【目的】阿维链霉菌可作为异源表达抗生素生物合成基因簇的良好宿主,但是需要优化含有大片段DNA质粒的接合转移效率。【方法】我们选取MgCl2、NaCl、Ca(NO3)2 和CaCl2等4种无机盐,在0－200 mmol/L浓度范围内分别研究其对大质粒向阿维链霉菌接合转移的影响,再设计完全随机试验筛选最佳条件。【结果】CaCl2对阿维链霉菌接合转移有极明显的促进作用,MgCl2也有一定提高作用。通过完全随机试验筛选出最佳的CaCl2和MgCl2浓度组合,使大质粒的接合转移效率提高11倍。同时,本研究还发现阿维链霉菌异源表达放线紫红素的最适培养基,成功表达放线紫红素。【结论】特定无机盐对阿维链霉菌接合转移效率有明显提高作用,并且能促进放线紫红素在阿维链霉菌中的表达。     

链霉菌基因克隆载体及基因文库的构建

利用麦迪霉素产生菌中分离的质粒pSMY1(10．8kb),将pIJ30的硫链丝菌素抗性基因(tsr)克隆到psMY1上,获得了具有硫链丝菌素抗性选择标记质粒pSJ10。通过DNA体外缺失,片段播入、λ-COS片段的插入及与大肠杆菌质粒的重组等基因技术,获得了一系列psMY1衍生质粒,包括双标记质粒pSM3,大肠杆菌／链霉菌穿梭质粒pBMJ2和穿梭粘粒pNMJ1。通过对这些质粒的分析,确定了质粒psMY1的复制必需区为3．06kd的EcoRI—sphI片段。质粒pSJ10、pSM3、pNMJ1具有可选择标记,多个单一确切的可克降位点,有一定范围的宿主并能在链霉菌中稳定存在等特点,故可作为链霉菌基因克隆的载体。其中pNMJl(11．15kb)是大肠杆菌／链霉菌穿梭粘粒,能有效地运载28—38kb的外源DNA片段,并能在体外包装λ噬菌体外壳,转导大肠杆菌。利用载体pNMJl,通过λ-噬菌体蛋白体外包装,在大肠杆菌中建立了螺旋霉素产生菌的基因文库,其基因覆盖率可达90％。重组DNA分子可通过转化转移到链霉菌中。     

高温链霉菌质粒pTSC2的测序分析和滚环复制方式的鉴定

从猪粪堆肥中分离到一株编号为X3-3的可以在50℃高温生长的链霉菌菌株,该菌株含有一个约7kb的环型质粒pTSC2。【目的】克隆、测序和分析pTSC2,以及鉴定质粒的复制方式。【方法】利用分段克隆和引物延伸获得pTSC2的全序列,利用多序列比对寻找复制元件rep、dso和sso,利用中性转移和Southern杂交检测复制中间体。【结果】克隆和测序获得了全长为7516bp的pTSC2序列,预测编码8种蛋白,其中4种蛋白与链霉菌滚环复制的质粒pIJ101中负责复制和接合转移的蛋白非常相似。pTSC2的复制元件rep、dso和sso也与pIJ101的相似。克隆、转化变铅青链霉菌ZX7以及高温链霉菌2C证明了rep和dso为复制所必需元件。Southern杂交检测到pTSC2复制过程中积累了大量的单链DNA。【结论】高温链霉菌质粒pTSC2以滚环方式进行复制。这是首次在高温链霉菌中克隆和测序质粒,以及鉴定其复制方式。     

拟诺卡氏菌线型质粒pNPL1的测序和分析

【目的】检测和分析稀有放线菌中新的线型质粒。【方法】从植物内生菌中分离链霉菌之外的放线菌菌株,检测、测序和分析线型质粒。【结果】从中草药植物紫花前胡的叶片中分离到一株内生放线菌25L-1-1c,经过16S rRNA基因序列比对属于拟诺卡氏菌。从该菌株中检测到一个约25 kb的线型质粒pNPL1。克隆和测序了pNPL1新的端粒,含有多个小的回文序列。测序获得全长为24 621 bp的线型质粒pNPL1,预测编码22个基因,其中2个基因与链霉菌质粒的端粒复制基因同源,1个基因与链霉菌质粒主要的接合转移基因相似,其余19个基因为未知功能。携带pNPL1端粒复制基因的质粒不能转化变铅青链霉菌,暗示需要发展拟诺卡氏菌的遗传操作系统。【结论】这是首次在拟诺卡氏菌中发现和描述线型质粒。     

链霉菌11371基因工程宿主菌的确定

为消除链霉菌11371内源性质粒对pIJ702的限制,以提高pIJ702转化率,确定11371基因工程宿主菌。采用种内接合转移的方法对链霉菌11371衍生菌U3和P2、P5、P7进行内源性质粒的消除。获得接合转移子U3-P7-6,具有转化外源质粒的能力,转化率为17～20个/100个菌,为链霉菌11371转化体系构建、克隆基因结构、功能鉴定和基因定位等研究提供生物材料。     

整合及游离状态的链霉菌质粒pLE1的研究

质拉pLEI以整合形式存在于宿主菌变青链霉菌染色体上,通过DNA转化宿主菌原生质体, 导 致了宿主染色体上的整合序列的环出而形成游离质粒DNA分子。初步探讨了质粒pLEI的理化特 性,确认pLEI与质粒PIJ101是同一系列。     

大肠杆菌-链霉菌高效接合载体的构建及其应用

以链霉菌质粒SCP2 的衍生质粒pHJL400为基础 ,构建了能够在大肠杆菌到链霉菌之间进行高效接合转移的质粒pGH112。pGH112含有在大肠杆菌和链霉菌中复制起始位点 ,以及分别在大肠杆菌和链霉菌中进行筛选的抗性标记。用pGH112转化EscherichiacoliET12567(pUZ8002 )后 ,与天蓝链霉菌 (StreptomycescoelicolorA3(2 ) )、除虫链霉菌 (Streptomycesavermitilis)、变铅青链霉菌 (StreptomyceslividansTK54 )、毒三素链霉菌 (StreptomycestoxytriciniNRRL15443)、委内瑞拉链霉菌 (Streptomyces.venezuelaeISP5230 )和红色糖多孢菌 (Saccharopolyporaerythraea)进行接合 ,发现本文构建的pGH112与pKC1139相比 ,接合转移效率较高 ,稳定性好 ,而且宿主范围较广。把组成型启动子ermE 与绿色荧光蛋白基因 (gfp)克隆到本文构建的pGH112 ,通过接合转移到链霉菌中 ,gfp获得表达,证明其可以用作基因接合转移的有效工具载体,这为研究链霉菌的基因功能创造了有利条件上。     

玫瑰红链霉菌336质粒（pSR336）DNA的分离及特性研究

从葡萄糖异构酶产生菌──玫瑰红链霉菌３３６中分离得到质粒ｐＳＲ３３６。经电泳检测和电镜观察证实,存在共价闭合超螺旋和开环两种分子构型,分子量约为６．３５ｋｂ,拷贝数约为１３０。采用高温（４０℃）,吖啶橙、溴化乙锭和ＳＤＳ等物理、化学因素消除ｐＳＲ３３６,均未获得质粒消除株,表明ｐＳＲ３３６质粒是非常稳定的。用变铅青链霉菌ＴＫ２１作受体,进行平皿杂交以检测ｐＳＲ３３６的接合转移能力,未观察到麻点（ｐｏｃｋ）的形成。用ＨｉｎｄⅢ分别酶切ｐＳＲ３３６和ｐＩＪ４８６,连接得到一个嵌合质粒ｐＩＲ３０,检测玫瑰红链霉