米曲霉外源表达系统研究进展

丝状真菌米曲霉是发酵工业的重要菌种,具有强大的蛋白分泌能力和较高的食品安全性,可作为表达外源蛋白的细胞工厂。近年来,米曲霉全基因组序列的测序完成和基于表达序列标签的基因组学研究,为深入研究米曲霉外源表达系统提供了条件。从基因组学进展、遗传转化体系等方面综述了米曲霉作为外源蛋白表达宿主的研究进展。针对米曲霉在外源蛋白表达中存在的瓶颈,提出构建蛋白酶缺陷株、使用强启动子、融合表达等策略,以提高外源蛋白的表达和产量。最后介绍了米曲霉表达系统的应用,利用米曲霉代谢工程菌生产工业用酶和次级代谢产品具有良好的前景。     

不同生境来源杂色曲霉次级代谢产物研究进展

杂色曲霉是曲霉属的常见种类，广泛分布于海洋、高等植物、红树林和节肢动物等生境中，近年研究表明杂色曲霉可产生生物碱、萜类、聚酮等结构多样的次级代谢产物，具有抗菌、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒等活性。本文总结了2017—2022年间报道的37株杂色曲霉次级代谢产物结构及其生物活性的研究进展，涉及325个次级代谢产物，其中新化合物111个。本文揭示了杂色曲霉的次级代谢产物与生境的相关性，对从更多生境来源的杂色曲霉及其它微生物资源来挖掘新天然产物具有参考作用。     

海洋曲霉属真菌抗菌活性物质的研究进展

海洋微生物由于其独特的生存环境造就了许多结构新颖、具有特殊生物活性的代谢产物。随着科学技术的发展,科学界掀起了对海洋微生物代谢物的研究浪潮。近年来的研究表明,海洋曲霉属真菌及其次级代谢产物具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒等生物活性。通过查阅文献与资料,对近年来海洋曲霉属真菌及其次级代谢产物的化学结构及生物活性研究与开发的进展进行综述总结,以期有助于后续研究及应用。     

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。     

红色红曲霉Mr-1的次级代谢产物生物活性成分分析

【背景】红曲霉(Monascus)是一种重要的药食同源性真菌,其自身产生的次级代谢产物具有多种生理活性功能,然而红曲霉中的生物活性成分却鲜有报道。利用红曲霉发酵液进行药效物质成分追溯,对了解红曲霉药效物质基础具有十分重要的意义。【目的】对红色红曲霉(M.ruber)Mr-1次级代谢产物中的生物活性成分和生物学功能进行研究。【方法】采用硅胶柱、SephadexLH-20凝胶柱等色谱技术对活性成分进行分离纯化,通过核磁共振和高分辨质谱技术对化合物结构进行解析;对鉴定的化合物进行体外抗氧化、抑菌和酶活性测定。【结果】从红色红曲霉Mr-1次级代谢产物中分离得到4个活性化合物,鉴定为3个黄酮类化合物Luteolin(1)、Hesperetin(2)、Glycitein(3)和1个萜类化合物Ursolic acid(4)。化合物1、2、4为首次从红曲菌科中分离得到。在抗氧化试验中,化合物1对ABTS⁺、DPPH和OH^-自由基具有较强的清除能力,IC₅₀分别为13.36、8.74和32.75μg/mL;在抑菌试验中,化合物4对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和李斯特菌(Listeria monocytogenes)表现出中等强度的抑菌能力,抑菌圈直径分别为13.4 mm和11.9 mm;在α-葡萄糖苷酶抑制活性试验中,化合物4表现出很强的抑制能力,IC₅₀为21.34μg/mL。【结论】红色红曲霉Mr-1是宝贵的微生物种质资源,其产生的次级代谢产物生物活性成分多样,具有开发成功能性食品原料的潜能。     

黄曲霉菌次级代谢的组学研究进展

黄曲霉菌Aspergillusflavus是一种好氧型腐生真菌,其次级代谢产物黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生,对诸如玉米、花生等在内的农作物侵染已经严重危及食品安全以及人和动物的健康。近年来,不同组学研究发展迅速,生物学研究的基础数据平台逐步建立。从基因组到转录组、蛋白质组、代谢组等组学技术在对黄曲霉菌次级代谢相关的研究中已有较多应用。本文概述了基因组、转录组、蛋白质组以及代谢组等组学技术在黄曲霉次级代谢研究中所取得的重要进展,并提出了相关研究的发展趋势以及有待解决的问题。为深入了解黄曲霉的生物学功能提供了重要的线索,并为今后的研究奠定了坚实的基础。     

曲霉无性发育及其与次级代谢相关性研究进展

曲霉(Aspergillus)是应用于工业生产的一类重要微生物,它与人类生活及医药卫生等方面密切相关。分生孢子的形成是曲霉无性繁殖的主要方式,它是个复杂的过程,需要多个基因参与调控,且分生孢子的形成与次级代谢产物的生物合成有密切的关系。本文综述了曲霉分生孢子形成的调控模式,简述了曲霉中连接无性发育和曲霉毒素生物合成的G-蛋白信号通路,及既参与发育调控又参与曲霉次级代谢调控的Velvet蛋白家族,可为其他丝状真菌的研究提供理论指导,对工业生产也有很重要的意义。     

丝状真菌新型全局性调控因子LaeA

全局调控在丝状真菌次级代谢调控及其生长发育过程中有着重要的作用。LaeA是2004年首次在构巢曲霉中被发现的第一个丝状真菌全局性调控因子,继而在烟曲霉、黄曲霉、产黄青霉、橘青霉中相继被报道。LaeA能够全局性调控抗生素和真菌毒素等次级代谢产物的合成,影响真菌形态分化,另外还通过影响沉默基因的表达从而调控未知代谢产物的产生,因而能为真菌中天然产物的开发提供新的重要途径。本文就其在丝状真菌中的发现、功能、作用机制及其应用等方面进行综述。     

紫色红曲霉Mp-21次级代谢产物抗氧化及抑制α-葡萄糖苷酶活性的研究

[目的]紫色红曲霉(Monascuspurpureus)Mp-21次级代谢产物的分离纯化与生物活性研究.[方法]综合运用硅胶柱、反相C18柱和Sephadex LH-20凝胶柱等柱色谱分离技术对紫色红曲霉Mp-21的次级代谢产物进行分离纯化,运用波谱学技术(核磁共振和高分辨质谱技术)鉴定化合物的结构.对鉴定的化合物进行...     

丝状真菌次级代谢产物的研究现状与发展趋势

近年来,丝状真菌次级代谢产物的研究在国内外受到了极高的重视,同时也取得了较大的进展。本文对丝状真菌次级代谢产物的生物合成和调控机制以及隐性次级代谢产物生物合成基因簇的激活等方面进行了简述,同时对组合生物学给真菌次级代谢产物研究带来的机遇和挑战进行了讨论。     

微生物次级代谢产物生物合成基因簇的克隆与异源表达

微生物次级代谢产物结构、功能极为多样,具有抗感染、抗肿瘤、免疫调节等多种生物活性,是新药研发的重要来源。随着新一代DNA测序技术以及生物信息学工具的快速发展,微生物基因组中大量次级代谢产物的生物合成基因簇(biosynthetic gene clusters, BGCs)被发现,BGCs克隆与异源表达在研究次级代谢产物中起着越来越关键的作用。目前,已经发展出很多新的大型BGCs克隆策略,包括TAR、Red/ET重组、DiPaC和SSR。获得的完整BGCs可以转化到适合的底盘细胞中进行异源表达,通过调控其转录水平和优化代谢途径产生新的次级代谢产物或实现目标化合物的高产。     

非定向激活沉默基因簇挖掘链霉菌活性次级代谢产物研究进展

链霉菌(Streptomyces spp.)是活性次级代谢产物的主要生产菌,在发现结构新颖化合物上具有重大潜力。随着对链霉菌基因组数据的深入分析,发现大量产次级代谢产物合成基因簇处于沉默状态,因此利用非定向和定向策略激活链霉菌中沉默基因簇、挖掘结构新颖化合物成为当前的主要手段。本文主要综述了培养基组成改变或培养条件优化、共培养、添加化学激发子及全局性调控等非定向策略在挖掘链霉菌次级代谢产物中的应用以及取得的进展,以期为链霉菌次级代谢产物高效开发提供参考。     

放线菌次生代谢产物合成基因组研究

简述放线菌全基因组研究概况,次生代谢产物合成基因组研究涉及的问题;重点介绍聚酮类化合物合成基因组的结构和功能;如何利用基因组筛选程序,筛选具有生物活性次生代谢产物合成基因簇的产生菌,作为新药发现的一种手段。     

放线菌核糖体工程的发展与应用

核糖体工程(ribosome engineering)是一项利用靶点位于细菌RNA聚合酶及核糖体功能因子的抗生素诱导细菌产生抗性突变,进而提升菌株次级代谢生产潜能的技术。该方法无需依赖菌株完善的遗传操作体系,可应用于发掘几乎所有放线菌菌株中潜在的宝贵活性次级代谢产物,并广泛应用于放线菌基因组挖掘和次级代谢产物增产优化。核糖体工程效果显著,迄今为止,已从百余种放线菌菌株中发掘了10余种新结构分子和提升近30种活性次级代谢产物的生产效价。鉴于此,文中从核糖体工程的发展角度出发,对该技术的建立与优化,及其作用机制的阐明进行了系统的归纳与总结;同时也全面分析探讨了该技术在放线菌次级代谢产物开发中的推广应用,以期为核糖体工程的发展完善及放线菌次级代谢产物的综合开发提供借鉴与参考。     

核糖体工程与微生物次级代谢产物合成

核糖体工程通过对微生物次级代谢产物合成相关基因表达的两个重要元件——核糖体或RNA聚合酶进行修饰和改造,带来其结构和功能上的改变,进而影响次级代谢产物的合成。因此,向核糖体组成元件中引入特定的突变就能够有效地调节次级代谢产物的合成,通过该技术改造有重要商业价值的工业微生物,提高其次级代谢产物(如抗生素)的合成能力,对于微生物次生代谢产物研发及产业化具有重要的科研与经济价值。     

植物内生菌及其次级代谢产物的研究进展

植物内生菌经过与寄主植物长期的协同进化,成为植物内生态系统的重要组成部分,在植物的生长发育、营养吸收、胁迫应激以及产生次级代谢产物等生理生化行为方面具有显著的作用。利用植物内生菌及其次级代谢产物,可以促进农作物的生长发育、提高抗逆性,对于农业生产具有重大的研究意义和应用价值。综述了植物内生菌及其次级代谢产物生理功能及在农业生产中应用的研究进展。对植物内生菌及其次级代谢产物未来的研究重点和应用前景做出展望。     

黏细菌:天然的制药厂

黏细菌及其抗性代谢产物的药用开发已经成为近年来科研工作者研究的热点之一。黏细菌是一类重要的天然产物生产者,它产生的次级代谢产物无论是在化学结构还是生物活性上都具有丰富的多样性。代谢产物的多样性及广谱活性,在开发成药物方面具有巨大的潜力。主要综述了黏细菌独特的细胞行为,产生次级代谢产物的杰出能力,并且阐述了黏细菌药物埃博霉素的研发进展,最后对黏细菌次级代谢产物开发应用潜力进行了展望。     

真菌次级代谢转录调控研究进展

真菌次级代谢产物具有多样复杂的结构和良好的生物活性,广泛应用于工业、农业、医疗等领域。次级代谢产物的产生受多个层级的调控,尤其是转录水平的调控至关重要。文中首先介绍了在真菌转录调控过程中参与次级代谢的代表性转录因子和蛋白质复合体,进而举例说明了转录调控在挖掘真菌新颖次级代谢产物领域的重要作用;期望相关研究者全面认识真菌次级代谢产物的生物合成及转录调控,为发现新的具有良好生物活性的天然产物提供思路。     

过表达LaeA激活海洋土曲霉中isoflavipucine类化合物的合成及其抗弧菌活性研究

丝状真菌土曲霉因产生结构独特且药理活性强烈的次级代谢产物而受到真菌学家和药学家的广泛关注。然而,在丝状真菌中,大部分次级代谢基因在常规实验室培养条件下表达量较低甚至沉默。本研究通过过表达全局性调控因子LaeA试图激活一株海洋来源土曲霉中的沉默基因簇以发现新次级代谢产物。结果表明,laeA基因过表达突变中未知产物基因簇被激活,指纹图谱分析发现了2个在野生菌株不存在的化合物吸收峰。质谱和核磁共振波谱分析确证了这2个化合物为dihydroisoflavipucine类小分子,特别是化合物1的产量在突变体中高达183 mg/L。此外,抗菌活性测试发现,这2个化合物对4种病原弧菌显示了强烈的活性,特别是化合物1抗弧菌活性更强,MIC低至16 μg/mL。本研究提供了一条大量合成dihydroisoflavipucine类抗生素的新路线,并证明了次级代谢调控因子LaeA在丝状真菌中的功能是高度保守的,过表达LaeA是激活丝状真菌中沉默基因簇的有效手段。     

链霉菌次级代谢调控相关的双组分系统研究进展

链霉菌具有强大的次级代谢能力, 能够产生众多具有生物活性的次级代谢产物, 如目前广泛应用的抗生素、抗肿瘤药物以及免疫抑制剂等。在链霉菌中, 次级代谢产物的生物合成受到包括途径特异性、多效性以及全局性调控基因在内的多层次严格调控。关键调控基因的缺失或过表达可以显著影响次级代谢产物的生物合成, 提示对于链霉菌次级代谢重要调控基因的功能及其作用机制的研究具有巨大的潜在应用价值。其中, 作为细菌信号传导系统的双组分系统(Two-component system, TCS)一直是大家研究的关注点。越来越多的研究表明TCS在链霉菌次级代谢过程中发挥着全局性的调控功能。本文重点介绍链霉菌模式菌株——天蓝色链霉菌中TCS(包括典型TCS)、孤立的组氨酸蛋白激酶(HK)以及应答调控蛋白(RR)参与次级代谢调控的研究进展。这些TCS的功能鉴定及机制解析为工业链霉菌的定向遗传改造以提高重要次级代谢产物的含量提供了理论依据。