抑制性消减杂交法筛选炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素合成相关基因

为了筛选炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素合成相关基因,本研究以培养36 h(抗生素分泌前)的炭样小单孢菌JXNU-1菌体所合成c DNA为Driver,以培养108 h(抗生素分泌后)的菌体所合成的c DNA为Tester,构建炭样小单孢菌JXNU-1分泌抗生素前后的差异c DNA消减文库,筛选差异表达基因,荧光定量PCR验证其表达量,生物信息学方法分析其功能。研究结果表明,经抑制性消减杂交筛选得到5个与抗生素合成相关的差异表达基因;比照炭样小单孢菌JXNU-1全基因组序列,将所获5个基因定位到4个生物合成基因簇中,最后确定了炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素生物合成相关的基因簇。本研究为阐明炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素的生物合成机制提供了实验依据。     

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。     

筛选地中海拟无枝酸菌无痕基因敲除菌株的简便方法

将抗生素抗性基因作为标记筛选无痕基因敲除菌株比较费时,因而建立筛选无痕基因敲除菌株的简便方法。通过敲除茄红素生物合成途径中第一个反应的酶编码基因dxs(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因),获得白色地中海拟无枝酸菌突变菌株,以此菌株为受体菌,对S-丙二酰转移酶基因(mtf)进行无痕敲除。针对菌落本身携带颜色的地中海拟无枝酸菌(橘红色),利用茄红素合成酶基因dxs无痕敲除获得了白色菌株,在此基础上进行mtf的无痕敲除。以茄红素生物合成途径中任意一个反应的酶编码基因作为标记,很容易筛选得到无痕基因敲除的突变菌株。     

增加糖基合成酶基因拷贝数对多杀菌素发酵单位的影响

多杀菌素是由刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa SIPI—A.2090)产生的重要农用抗生素,其生物合成途径已被阐明。NDP-葡萄糖合成酶(gtt)与葡萄糖脱氢酶(gdh)是多杀菌素生物合成途径中的限速酶。从SIPI-A.2090克隆gtt及gdh基因,并构建了表达这两个基因的整合型质粒,转入产多杀菌素刺糖多孢菌,发酵并验证其基因型。结果表明,阳性突变株SIPI—M.2092的多杀菌素发酵单位比出发菌株提高了173%,增加gtt和gdh基因拷贝数可以有效提高多杀菌素的发酵单位。     

去甲万古霉素生产菌株Amycolatopsis orientalis遗传操作体系的建立

为了对去甲万古霉素高产菌中的功能基因进行研究,以整合型p ZMW为载体,考察了去甲万古霉素生产菌东方拟无枝酸菌属间接合转移限制因素,优化3个关键限制因素:产孢培养基为YD,起始孢子量控制在1×10~8~4×10~8/反应,抗生素覆盖时间为16~17 h为宜。建立了东方拟无枝酸菌生产菌株NCPC 2-48的操作方法和培养条件,使体内分析该菌的生物合成及调控基因的功能成为可能,并为建立其他放线菌遗传操作体系提供了参考。     

河北九莲城淖尔可培养放线菌多样性及抗菌活性筛选

【目的】勘探干涸的九莲城淖尔土壤放线菌多样性并进行活性筛选,以期发现药用微生物资源,为新抗生素的发现奠定基础。【方法】采用15种分离培养基,以稀释涂布法分离放线菌;根据分离菌株的16S rRNA基因序列同源性分析放线菌多样性;发酵液经乙酸乙酯萃取,菌丝体经丙酮浸提,获得提取浓缩物样品;样品通过纸片扩散法进行抗菌活性初筛;抗菌阳性菌株采用PCR技术进行Ⅰ型聚酮合酶(PKS I)KS域、Ⅱ型聚酮合酶(PKS II)KS域和非核糖体多肽合成酶(NRPS)A结构域抗生素生物合成基因的检测。【结果】从11份盐湖土壤样品中分离纯化到251株放线菌,其分布于放线菌纲的10个目15个科31个属,其中优势菌属为链霉菌属和拟诺卡氏菌属;251株放线菌中包括57株耐(嗜)盐放线菌,其优势菌属为拟诺卡氏菌属(22株)和涅斯捷连科氏菌属(15株)。基于16S r RNA基因序列的系统发育分析显示,菌株J11Y309为糖霉菌科潜在新属,菌株J12GA03为分枝杆菌科潜在新种。96株放线菌活性检测结果显示,56株至少对1株检定菌具有抗菌活性,阳性率为58.3%;56株有活性的放线菌中,47株至少含有1种抗生素生物合成基因,其中17株同时具有3种抗生素生物合成基因。【结论】干涸的九莲城淖尔土壤中含有较为丰富的药用放线菌资源,具有从中发现放线菌新物种和新抗生素的潜力。     

抗生素菌种选育的研究进展

传统的诱变育种仍是目前抗生素菌种选育中最常用的育种技术,根据抗生素生物合成和代谢调控机制设计的育种方法——推理选育,可大大减少随机筛选的盲目性,提高筛选效率。原生质体融合技术和基因工程技术也被用于抗生素的菌种选育,以基因工程技术为主的多元化的育种方式是今后抗生素菌种选育的主导方向。     

异源表达afsRScla全局性调控基因提高工业菌株纳他霉素产量

前期研究表明棒状链霉菌的全局性调控基因afsRScla异源表达可以激活变铅青链霉菌中两种抗生素的合成。本研究将包含afsRScla基因的质粒pHL851整合到纳他霉素工业生产菌株褐黄孢链霉菌TZ1401的基因组中,使纳他霉素产量提高38%,达到3.56g/L。qRT-PCR检测6个纳他霉素生物合成基因的转录情况,发现其转录水平提高1.9-2.7倍,表明afsRScla通过正调控纳他霉素生物合成基因的转录,从而提高纳他霉素的产量。本研究结果对afsRScla在抗生素工业生产菌株的高产育种应用具有借鉴意义。     

铜绿假单胞菌M18 rsmY突变株的构建及其对PCA和Plt的区别性调控

【目的】在假单胞菌中,小RNA(sRNA)参与初级和次级代谢产物、多种毒素因子以及菌群传感系统的调控,通过在植物根际促生铜绿假单胞菌M18中研究RsmY对吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的调控作用,深入了解假单胞菌中次级代谢的途径并为构建高产抗生素工程菌株提供了一定的理论基础。【方法】运用同源重组技术,构建了铜绿假单胞菌M18株的rsmY突变菌株M18RY,通过基因过表达、lacZ报告基因融合分析实验,进一步验证了RsmY对抗生素合成基因的调控作用。【结果】比较野生型M18和突变株M18RY中PCA和Plt在同一培养条件下的生物合成量,突变菌株M18RY中PCA的产量显著增加,为野生型菌株的5倍左右,而Plt的产量降为野生型的1/8。LacZ报告基因融合分析进一步证明了RsmY对PCA的负调控作用主要是通过phz2基因簇来实现的。【结论】结果表明,rsmY基因区别性调控PCA和Plt的生物合成。     

卡西霉素生物合成基因簇中调控基因calR1的功能

【背景】卡西霉素(calcimycin)是重要的离子载体抗生素,其生物合成基因簇已从教酒链霉菌NRRL3882的基因组DNA中成功克隆,但基因簇内的部分生物合成基因及调控基因的功能有待研究。【目的】研究卡西霉素产生菌教酒链霉菌NRRL3882中编码TylR家族同源转录调控蛋白的calR1基因的功能。【方法】通过PCR-targeting的方法,构建calR1基因敲除突变株及回补菌株,对突变菌株及回补菌株进行发酵,通过HPLC分析其代谢产物。利用荧光定量PCR检测ΔcalR1突变菌株和野生菌株的生物合成基因转录水平。【结果】calR1基因敲除突变株丧失产生卡西霉素的能力,但仍有中间产物噻唑霉素的积累,回补菌株中卡西霉素的产量有一定程度的恢复。RT-qPCR结果表明,卡西霉素合成相关的一些重要基因calC、calG、calU3等基因的表达量明显改变。【结论】TylR家族转录调控基因calR1是卡西霉素生物合成的调控基因。     

Transformation ofStreptomyces lincolnensis protoplasts with plasmid vectors

A method for the preparation and regeneration of protoplasts of Streptomyces lincolnensis is described. Mycelium in the early exponential phase appeared to be most suitable for this purpose and yielded up to 25% regenerated intact cells. Transformation of S. lincolnensis protoplasts was achieved using broad-host-range streptomycete plasmid vectors pIJ622, pMP66, pRS410 and pIJ943 constructed from replicons pIJ101, pSLG33 and SCP2. The efficiency of transformation was 3.10(3) transformants per micrograms plasmid DNA when (2-5).10(7) recipient protoplasts were used. Interspecific transformations showed that there is no efficient restriction system in S. lincolnensis that would limit the transfer of genetic information from S. lividans or E. coli.     

林肯链霉菌双亲灭活原生质体融合的研究

分别以紫外线、热灭活林肯链霉菌 94 7和 95 0 2原生质体 ,然后进行灭活双亲的原生质体融合 ,从 1 6株融合子筛选到林肯霉素高产株。用双亲的互补营养缺陷型对林肯链霉菌原生质体的制备、融合、再生的部分条件进行了研究。发现含 0 .4 %Gly和 34 %蔗糖的SM培养基最适于实验菌株原生质体的制备、再生。聚乙二醇 (PEG)分子量对原生质体融合影响不大 ,其在P缓冲液中的浓度却很重要。含 5 0 %PEG的P缓冲液最有利于原生质体融合     

林可链霉菌中的同源重组

为研究链霉菌中的同源整合频率和机制 ,采用不能在链霉菌中复制的大肠杆菌质粒转化链霉菌StreptomyceslincolnensisB48。质粒pYYE0 4a1上携带的被硫链丝菌素抗性基因灭活的林可霉素生物合成基因与染色体DNA上的同源基因发生重组 ,经过低抗筛选 ,得到两个突变子S .lincolnensisYY1和S .lincolnensisYY2。进一步以硫链丝菌素抗性基因为探针杂交染色体DNASmaⅠ片段 ,S .lincolnensisYY1和S .lincolnensisYY2都得到 1 5kb的阳性条带 ;而以缺失的lacZ基因为探针杂交染色体DNAHindⅢ和SmaⅠ联合酶切片段 ,只有S .lincolnensisYY2得到 4 4kb的阳性条带。Southern杂交结果表明S .lincolnensisYY1是由同源交换或二次重组产生的 ,而S .lincolnensisYY2为同源整合的结果。为验证同源整合子上大肠杆菌复制子和氨苄抗性基因的存在 ,用SphⅠ酶切染色体DNA后连接 ,连接液转化E .coliJM83感受态细胞 ,在氨苄抗性板上得到 2个转化子 ,命名为pSLE1。对…     

林可链霉菌黑色素生物合成基因的克隆与表达

以pIJ702的melCl－C2基因为探针杂交林可链霉菌（Streptomyceslincolnensis）78－11染色体DNA,呈现出3．2kb的BamHI片段和2．6kb的SphI片段等一系列阳性条带。构建了含3．0～3．5kbBamHI片段的林可链霉菌78-11基因文库,从中分离克隆了黑色素生物合成基因melCl和melC2,并测定了含有mel基因的重组子pRSB336插入片段的全部DNA顺序。3152bpBamHI片段含有5个开放阅读框架,其中melCl和melC2与链霉菌属三个种的相应基因具有较高的同源性。此外,林可链霉菌78－11的melC2基因产物与人和鼠的酪氨酸酶轻微同源,分别为17．3％和24．5％。种种迹象表明,melCl、melC2和orf3组成黑色素生物合成操纵子结构。为了进一步鉴定上述克隆的林可链霉菌78-11黑色素生物合成基因,构建了分别含有新霉素抗性基因启动子和正反方向mel基因的重组质粒pPZ518和pPZ519,并转化变铅青链霉菌TK23。随机挑选的12个pPZ518转化子在R2YE培养基上均能分泌淡褐色色素,而所有的pPZ519和pES1转化子则都呈白色。     

林肯链霉菌丙氨酸脱氢酶的纯化和性质

采用硫酸铵分级沉淀、DEAE-纤维素52柱层析、亲和蓝柱层析和琼脂糖凝胶Sepharose6B柱层析的方法,分离纯化了林肯链霉菌丙氨酸脱氢酶,用聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定为单一组分。以凝胶过滤和聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳测得该酶的分子量为170000,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测得其亚基分子量为42500,表明林肯链霉菌丙氨酸脱氢酶由四个相同的亚基组成。该酶加氨反应最适pH为9．0,脱氨反应最适pH为9．5,加氨反应和脱氨反应的最适温度均为50℃。加氨反应丙氨酸脱氢酶的表现米氏常数km值为：丙酮酸2．08×10－4mol／L,NH4+2．00×10-2mol／L,NADH2．38×10-5mol／L;脱氨反应的Km为：L-Ala1．43×10-2mol／L;NAD+6．67×10-5mol／L。     

林肯链霉菌谷氨酰胺合成酶活力调节的研究

对不同氮源生长条件下林肯链霉菌无细胞粗提液中谷氨酰胺合成酶 (GS)的研究结果表明 ,高浓度NH+4阻遏了GS的生物合成。从不同氮源生长条件下林肯链霉菌中分离纯化了GS ,其性质没有差别。以受腺苷化调节的产气克雷伯氏菌GS作对照 ,林肯链霉菌GS没有明显的氨休克作用 ,经蛇毒磷酸二酯酶处理后 ,其活力没有变化。这些结果都说明林肯链霉菌GS不存在腺苷化共价修饰这一调节方式。反馈抑制作用是林肯链霉菌GS的一种重要的调节方式 ,这种抑制作用是以累积的方式进行的 ,这表明各种抑制剂对GS作用位点不同 ,各种抑制剂对GS的抑制作用是相互独立的。由此推测 ,林肯链霉菌GS是一种变构酶。     

Transformation ofStreptomyces avermitilis by plasmid DNA

Summary Polyethylene glycol (PEG) efficiently mediated the transformation ofStreptomyces avermitilis protoplasts by plasmid DNA to yield 10⁷ transformants per g of plasmid DNA. Under conditios in which the maximum transformation frequency was observed, the cotransformation frequency exceeded 10%. The number of transformants increased linearly with the amount of DNA and number ofS. avermitilis protoplasts. Relaxed and supercoiled, but not linear DNA transformed protoplasts efficiently. Dimethyl sulfoxide (DMSO)-mediated transformation of protoplasts was 1000-fold less efficient. PEG and, less efficiently, DMSO also mediated the transformation of whole cells ofS. avermitilis by DNA.     

Plasmid transformation of Streptococcus lactis protoplasts: optimization and use in molecular cloning

The parameters affecting polyethylene glycol-induced plasmid transformation of Streptococcus lactis LM0230 protoplasts were examined to increase the transformation frequency. In contrast to spreading protoplasts over the surface of an agar medium, their incorporation into soft agar overlays enhanced regeneration of protoplasts and eliminated variability in transformation frequencies. Polyethylene glycol with a molecular weight of 3,350 at a final concentration of 22.5% yielded optimal transformation. A 20-min polyethylene glycol treatment of protoplasts in the presence of DNA was necessary for maximal transformation. The number of transformants recovered increased as the protoplast and DNA concentration increased over a range of 3.0 X 10(6) to 3.0 X 10(8) protoplasts and 0.25 to 4.0 micrograms of DNA per assay, respectively. With these parameters, transformation was increased to 5 X 10(3) to 4 X 10(4) transformants per microgram of DNA. Linear and recombinant plasmid DNA transformed, but at frequencies 10- to 100-fold lower than that of covalently closed circular DNA. Transformation of recombinant DNA molecules enabled the cloning of restriction endonuclease fragments coding for lactose metabolism into S. lactis LM0230 with the Streptococcus sanguis cloning vector, pGB301. These results demonstrated that the transformation frequency is sufficient to clone plasmid-coded genes which should prove useful for strain improvement of dairy starter cultures.     

Plasmid transformation of Streptococcus lactis protoplasts: optimization and use in molecular cloning.

The parameters affecting polyethylene glycol-induced plasmid transformation of Streptococcus lactis LM0230 protoplasts were examined to increase the transformation frequency. In contrast to spreading protoplasts over the surface of an agar medium, their incorporation into soft agar overlays enhanced regeneration of protoplasts and eliminated variability in transformation frequencies. Polyethylene glycol with a molecular weight of 3,350 at a final concentration of 22.5% yielded optimal transformation. A 20-min polyethylene glycol treatment of protoplasts in the presence of DNA was necessary for maximal transformation. The number of transformants recovered increased as the protoplast and DNA concentration increased over a range of 3.0 X 10(6) to 3.0 X 10(8) protoplasts and 0.25 to 4.0 micrograms of DNA per assay, respectively. With these parameters, transformation was increased to 5 X 10(3) to 4 X 10(4) transformants per microgram of DNA. Linear and recombinant plasmid DNA transformed, but at frequencies 10- to 100-fold lower than that of covalently closed circular DNA. Transformation of recombinant DNA molecules enabled the cloning of restriction endonuclease fragments coding for lactose metabolism into S. lactis LM0230 with the Streptococcus sanguis cloning vector, pGB301. These results demonstrated that the transformation frequency is sufficient to clone plasmid-coded genes which should prove useful for strain improvement of dairy starter cultures.     

High frequency transformation of Streptomyces niveus protoplasts by plasmid DNA.

A procedure has been developed for transforming protoplasts of the novobiocin producing strain Streptomyces niveus at high frequency. This required the isolation of strains LH13 and LH20 defective in DNA restriction from the wild type (ATCC 19793) which is transformed at very low frequencies. The LH13 and LH20 derivatives were obtained by curing pIJ702 DNA from the few S. niveus transformed protoplasts obtained by transformation of the wild type with high concentrations of pIJ702 DNA. Protoplasts of S. niveus strains LH13 and LH20 produced about 10(6) transformants/micrograms DNA with modified pIJ702 DNA derived by replication in S. niveus. Unmodified DNA (derived from replication in S: lividans) from a series of pIJ101, SCP2 and pSN2-based derivatives, gave transformation frequencies in the range of 10(2)-10(3) transformants/micrograms DNA. Optimal conditions for the formation and transformation of S. niveus protoplasts are described.