放线菌天然产物糖基化改造研究进展

放线菌可以产生结构多样的天然产物, 其中包括很多重要的抗菌和抗肿瘤药物。糖基化修饰在天然产物中广泛存在, 糖基侧链的变化往往会影响天然产物的生物活性。本文综述了放线菌来源天然产物糖基化改造的研究进展。糖基侧链改造的方法主要分为体内基因工程和体外酶学法。运用这两种方法已经成功对多种天然产物进行了糖基侧链改造, 获得了大量带有新糖基修饰的天然产物, 其中有些生物活性得以提高。天然产物糖基侧链改造为新药开发提供了一个重要的途径。     

芳香聚酮早期后修饰环化酶的结构分类和功能分析

聚酮是一类结构和生物活性多样的天然产物,根据结构特点可以分为芳香聚酮和复合聚酮两大类。芳香聚酮环化酶是芳香聚酮生物合成过程中一种非常重要的早期后修饰酶,是决定芳香聚酮骨架结构的主要影响因素。根据序列和结构的相似性,芳香聚酮环化酶可以分为不同的种类。本文主要对其中3类芳香聚酮环化酶结构和功能进行了简要总结,从晶体结构、催化反应和催化机制等方面对它们进行了分类描述和功能分析,并结合自己实验室工作介绍了杰多霉素B环化酶催化机制的研究方法。     

脲对棒状链霉菌棒酸合成的影响

【目的】棒酸(Clavulanic acid)是棒状链霉菌(Streptomyces clavuligerus)产生的β-内酰胺酶抑制剂,其合成过程中产生副产物脲,旨在探讨脲对棒酸合成的影响。【方法】通过发酵过程中脲和铵盐添加实验、阻断脲酶活性以及pH梯度实验研究脲对棒酸合成影响。【结果】脲添加实验结果表明:低浓度脲降低棒酸产量,当添加脲浓度达到20 mmol/L时,完全抑制棒酸合成。由于脲酶可以把脲水解为铵离子,导致铵离子浓度及pH提高,因此,通过阻断棒状链霉菌脲酶活性,可以更准确地反映脲对棒酸合成的影响。结果发现,脲酶敲除株发酵液中脲大量积累,浓度高达10 mmol/L,但棒酸产量没有明显降低,说明在该浓度下脲自身并不能抑制棒酸合成。添加脲降低野生菌棒酸产量,可能是脲被水解为铵离子或其引起的pH变化所致。而棒酸发酵液添加铵盐的结果显示铵离子对棒酸产量没有抑制作用;另外,pH梯度实验证实不同pH对棒酸产量影响较大。【结论】排除了脲和铵离子对棒酸合成的抑制作用,证实了脲酶水解脲导致pH提高是脲添加导致野生菌棒酸产量降低的真正原因,为进一步阐明棒酸合成调控机制提供了根据。     

鉴别杰多霉素生物合成后修饰氧化酶JadH中参与底物结合或催化的关键残基

JadH是羟化脱水双功能酶,参与杰多霉素生物合成中的聚酮后修饰反应,将2,3-dehydro-UWM6催化为dehydrorabelomycin。为了分析杰多霉素生物合成途径中后修饰氧化酶JadH结合、催化底物的关键氨基酸,构建了JadH与底物复合物的三维结构模型。利用该模型并结合JadH同源蛋白氨基酸序列比对分析,推测出JadH活性中心中可能参与底物结合或催化的关键氨基酸(R50、G51、L52、G53、F100、R221、I223、P295和G298)。通过定点突变及体外酶学实验对这些位点的突变体的催化活性进行评价,结果显示这些突变株活性均显著低于野生型,表明这9个氨基酸是JadH参与底物结合或催化的关键氨基酸。     

工程改造龟裂链霉菌提高土霉素产量

土霉素是由龟裂链霉菌合成的一类广谱性抗生素,前期研究工作证明其生物合成受其自身途径特异性调控蛋白OtcR的直接调节,OtcR能够激活和促进土霉素合成基因簇的转录表达。在龟裂链霉菌M4018宿主内利用强启动子单独过表达OtcR蛋白,使土霉素的产量提高到原来产量的4倍;为了进一步提高土霉素产量,在M4108宿主内表达乙酰辅酶A羧化酶基因,提高其胞内土霉素合成的前体物丙二酸单酰辅酶A的含量。对出发菌株M4018进行工程改造,同时过表达途径特异性调控蛋白OtcR和乙酰辅酶A羧化酶,发酵检测改造后的重组工程菌株土霉素的产量由1.37g/L提高到9.09g/L,该研究策略对工程改造龟裂链霉菌提高土霉素的产量具有重要的指导意义。     

报告基因法比较两种放线菌启动子的活性

摘要：【目的】比较启动子Psf与红霉素抗性基因启动子（PermE*）在链霉菌中的表达强度差异。【方法】本文利用卡那霉素抗性梯度以及邻苯二酚2,3-双加氧酶显色系统,比较了两个启动子的表达差异。【结果】两个启动子在棒状链霉菌(Streptomyces clavuligerus) NRRL3585、天蓝色链霉菌（Streptomyces coelicolor）M145,委内瑞拉链霉菌（Streptomyces venezuelae）ISP5230及变铅青链霉菌（Streptomyces lividans TK     

细菌双杂交系统的改进

解析蛋白质之间的相互作用,对理解调控和代谢等生物学过程具有重要意义。其中基于互补腺苷酸环化酶功能的细菌双杂交系统是一种研究蛋白质之间相互作用的有效手段。本文在利用该系统时发现存在假阳性高的缺陷。进一步报告基因活性分析表明产生假阳性的原因是不同克隆的生理状态影响了LacZ的输出,即lacZ启动子除了受cAMP信号分子的控制,还受到其他调控蛋白的直接或间接的调控。为了降低生理因素对报告基因的影响,我们向该系统引入用多拷贝lacZ启动子控制的gfp报告基因。这不仅通过增加lacZ启动子的数量,弱化了生理因素的影响;还实现了第二个报告基因gfp与lacZ同时报告蛋白质之间的相互作用情况,提高了输出的准确性。系统的实验验证表明,我们改进的细菌双杂交系统的灵敏性确实得到大幅提高。     

非典型应答调控蛋白活性调控机制

双组分信号转导系统是生物中广泛存在的调控系统,通常由组氨酸激酶和应答调控蛋白(Responseregulator,RR)两个组分构成。典型的RR通过一个磷酸化机制调控活性。非典型应答调控蛋白在细菌中广泛存在,并调控细菌的生长发育、抗生素合成、Fe的转运等多种生理功能。以下主要综述目前研究比较清楚的非典型应答调控蛋白的结构和功能方面的进展,并以链霉菌中杰多霉素生物合成途径中的非典型应答调控蛋白JadR1为例,阐明调控蛋白活性调控的新机制。     

云南腾冲热泉土壤微生物基因组文库的构建与分析

采用冻融、蛋白酶K、SDS-高盐-加热处理法联合的方法,直接从云南腾冲地区的一个弱碱性高温热泉沉积样品中提取和分离环境混合基因组DNA,产量为每克样品1~2μg DNA,用Promega试剂盒纯化后进行PstⅠ部分酶切处理,电泳回收3~8kb的片段后,构建了pSK( )为载体的基因组文库,共获得25000个阳性克隆,平均插入片段长度为4.6kb。通过随机DNA序列测定和基因注释,发现外源插入片段含有未见报道的序列。     

细菌中钙信号的作用

摘要：越来越多的实验证明二价钙离子（Ca2+）在细菌中有重要调控作用。本文从Ca2+ 信号对细菌生理的影响、细胞内Ca2+ 浓度及测定方法、细菌中Ca2+ 的运输和Ca2+ 结合蛋白四个方面综述了目前细菌中钙信号的研究进展。