白色链霉菌DSM 41398中洋橄榄菌素和放线吡喃酮的发现及其生物合成途径分析

【目的】从菌株Streptomyces albus DSM 41398的发酵产物中发掘结构多样的由I型聚酮合酶催化形成的化合物,以期找到具有新颖结构或强生物活性的化合物。在结构鉴定的基础上,对其生物合成途径进行分析。【方法】利用HPLC分析方法,通过系统比较野生型菌株S.albus DSM 41398与I型聚酮合酶编码基因簇失活突变株的发酵产物差异,实现目标化合物的定向分离。然后,利用~1H-和~(13)C-NMR以及HR-ESI-MS进行化合物的结构鉴定。最后,利用生物信息学等方法对化合物的生物合成途径进行推测和分析。【结果】从5 L的S.albus DSM 41398发酵产物中,分离得到了2个具有抗肿瘤活性的聚酮类化合物放线吡喃酮和洋橄榄菌素,分别定位了它们的生物合成基因簇,并分别对其生物合成途径进行了推导。其中,放线吡喃酮的生物合成基因簇为首次报道。【结论】本研究一方面为基因组发掘S.albus DSM 41398中其他由I型聚酮合酶催化形成的化合物提供参考,另一方面也为相关化合物的结构修饰改造奠定了良好的基础。     

吸水链霉菌井冈变种的色素合成基因缺失对井冈霉素产量的影响北大核心CSCD

【目的】通过缺失井冈霉素高产菌株TL01中4个典型的色素合成基因簇来考察其对井冈霉素产量、菌体生长和发酵液颜色的影响。【方法】通过同源重组双交换对4个色素合成基因簇进行逐个同框缺失,HPLC检测突变株井冈霉素产量的变化,q RT-PCR检测突变株中井冈霉素合成基因转录变化,通过称量菌丝体干重来绘制其生长曲线。【结果】和出发菌株TL01相比,多巴类黑色素基因簇缺失株PY06中井冈霉素的发酵产量由原来的20.6 g/L上升至23.1 g/L,提高了12%;III型聚酮合酶编码的黑色素基因簇缺失株PY07产量无明显变化;II型聚酮合酶编码的孢子色素基因簇缺失和褐黄素基因簇缺失分别导致井冈霉素产量下降11.7%和17.2%。所有缺失突变株中井冈霉素基因簇转录水平和发酵液颜色均没有明显变化。【结论】不同色素基因的缺失对井冈霉素产量和菌株生物量积累具有不同的影响。多巴类黑色素与井冈霉素的生物合成过程竞争共同前体,将其中断后使前体流向井冈霉素生物合成,达到了进一步提高产量的目的。     

基于转录组分析的染色体大片段缺失及其对井冈霉素高产菌株的影响

【目的】测试大片段删减低转录区域对菌体生长和井冈霉素产量的影响。【方法】通过转录组分析,选择染色体上连续的基因低转录区域进行大片段缺失,通过Cre-loxP位点特异性重组得到1.2 Mb片段缺失突变株LCY-4。HPLC检测缺失株井冈霉素产量的变化,并测定干重绘制生长曲线。【结果】通过转录组分析,我们在井冈霉素高产菌株TL01染色体左侧末端发现了1.9 Mb的连续基因低转录区,使用Cre-loxP系统对其中的1.2 Mb区域进行大片段缺失,成功得到了1.2 Mb缺失突变株LCY-4。和出发菌株TL01相比,缺失突变株LCY-4中井冈霉素发酵产量基本保持不变,生物量有显著提高,最高增幅达到44%。【结论】1.2 Mb区域的成功缺失,意味着基于转录组分析寻找连续的基因低转录区域并加以缺失的策略的可行性。1.2 Mb片段缺失对菌体生物量积累具有明显促进作用,为后续将其开发成氨基环醇类药物异源表达的通用高产宿主奠定了基础。