脓肿分枝杆菌MBT结构鉴定与比较演化分析

【背景】作为临床最常见的非结核条件致病分枝杆菌,脓肿分枝杆菌(Mycobacteroides abscessus)因其天然、多耐药等特性成为目前临床治疗的一大挑战。作为分枝杆菌限制性营养元素——铁摄取的关键系统,分枝杆菌素(mycobactin,MBT)、羧基分枝杆菌素(carboxymycobactin,cMBT)与病原分枝杆菌的毒力、耐药等密切相关。【目的】丰富分枝杆菌MBT、cMBT结构数据,探究MBT在致病分枝杆菌起源过程中的演化规律。【方法】在MALDI-TOF-MS与FT-MS/MS解析脓肿MBT、cMBT结构的基础上,进一步开展其活性分析与生物合成基因簇比较基因组分析。【结果】虽然脓肿分枝杆菌MBT、cMBT母核修饰模式与海洋分枝杆菌最相似,R1、R2、R3、R5等位置的修饰完全相同,而且脂肪酸链均位于R4位置;但脂肪酸链长度不同[C10-17 (MBT)、C4-8 (cMBT)],为新结构。Fe-cMBT不仅以浓度依赖方式促进脓肿分枝杆菌生长,而且利用效率显著高于FeCl₃,相关结果表明MBT-cMBT是脓肿分枝杆菌高效获取铁元素的关键系统。与MBT结构结果一致,mbt-1基因簇共线性分析及mbt-1、mbt-2系统发育分析结果均表明脓肿分枝杆菌与海洋分枝杆菌(M.marinum)亲缘关系最近,而非结核分枝杆菌(M.tuberculosis)或耻垢分枝杆菌(M.smegmatis) (基于16S rRNA基因序列分析)。进一步分析发现,M.marinum、M.tuberculosis、M.bovis等病原分枝杆菌脂肪酸链长度变化范围仅4 C,而M.abscessus、M.fortuitum、M.avium和M.smegmatis等条件致病与非致病菌的脂肪酸链长度变化范围为7-11 C,暗示MBT同系物脂肪酸链长度变化范围与分枝杆菌不同生活方式、环境之间可能存在关联。【结论】作为获取铁元素的关键系统,具有独特结构的脓肿分枝杆菌MBT-cMBT在致病、耐药等方面的作用及起源、演化规律值得深入研究。     

氨基糖苷抗生素庆大霉素： 基础研究的新进展及应用研究的新潜力

庆大霉素是临床上重要的氨基糖苷类抗生素。近年来,伴随现代生物技术水平的发展,人们对该抗生素有了更深入的了解。本文综述了近年来国内外关于庆大霉素的作用机制和耐药机制、生物合成途径和结构改造,及其新活性等方面研究成果,并对庆大霉素的应用与发展前景进行展望。     

教酒链霉菌NRRL 3882中钙霉素生物合成后修饰基因calD的功能分析

【目的】钙霉素是二价阳离子载体,是一类含有吡咯环的聚醚类抗生素,广泛用于细胞二价阳离子的生物学功能研究。本文以钙霉素生物合成基因簇中cal D基因为研究对象,通过蛋白质同源序列比对、基因敲除、回补验证及HPLC/MS分析,对cal D基因的功能进行表征。【方法】对cal D基因功能进行生物信息学预测。选用钙霉素产生菌Streptomyces chartreusis NRRL 3882,通过PCR-targeting的方法对cal D基因进行敲除获得突变株,再将cal D基因克隆到链霉菌整合质粒上,通过接合转移技术将cal D回补到缺失株中。使用HPLC/MS技术对菌株发酵产物进行分析。【结果】生物信息学预测Cal D蛋白酶属于氧化还原酶。获得cal D基因敲除突变株Δcal D及基因回补菌株Δcal D:cal D。HPLC/MS检测到cal D基因的缺失菌株大幅降低钙霉素产生能力,与野生型菌株相比,突变株中积累更多的3-Hydroxylcezomycin和更少的氮-去甲基钙霉素。【结论】cal D参与钙霉素的生物合成。cal D的缺失导致3-Hydroxylcezomycin的积累,推测cal D负责钙霉素生物合成途径中苯并噁唑环3位上羟基转化成酮基的氧化反应。初步阐明了cal D基因在钙霉素生物合成途径中的功能机制。     

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。     

毕赤酵母中外源表达脂肪酰-CoA还原酶生产脂肪醇

【目的】通过在毕赤酵母Komagataella pastoris GS115中外源表达来源于霍霍巴[Simmondsia chinensis(Jojoba)]的脂肪酰-Co A还原酶Jojoba FAR,利用微生物发酵生产脂肪醇。【方法】以质粒p RL105为模板PCR扩增获得霍霍巴脂肪酰-Co A还原酶的编码基因,以p GAPZαA为载体构建重组表达质粒p GAP-far,并通过电转化法转入K.pastoris GS115,筛选转化子并发酵,气相色谱-质谱联用检测发酵产物。【结果】构建了毕赤酵母重组菌株p GAPZ-far-GS115,通过摇瓶发酵检测到脂肪醇的合成。随后在7 L规模的发酵罐上发酵验证,得到脂肪醇产量为134.74 mg/L,产率为1.22 mg/(L·h)。【结论】实现了脂肪醇在毕赤酵母中的生物合成,为工业上利用毕赤酵母生产脂肪醇奠定了一定基础。     

藤黄生孢链霉菌NRRL 2401遗传操作系统和基因文库的构建北大核心CSCD

【目的】建立藤黄生孢链霉菌NRRL 2401的遗传操作系统和基因文库,以便筛选次级代谢产物生物合成基因。【方法】利用大肠杆菌和链霉菌的属间接合转移的方法,以整合型载体pPM927、pSET152和复制型载体pJTU1278构建链霉菌遗传操作系统。以pCClFOS^(TM)载体,大肠杆菌EP1300^(TM)-T1~R为宿主菌构建Fosmid文库。随后,设计引物,利用"板池-行池-单克隆"的三级PCR方法对文库进行快速筛选。【结果】pPM927、pSET152和pJTU1278均成功转入藤黄生孢链霉菌NRRL 2401,其中pSET152载体的转化效率最高。构建了稳定高效的藤黄生孢链霉菌NRRL 2401的基因文库,含2880个克隆,平均插入片段大小约为35 kb,空载率小于1%,文库覆盖率为99.99%,覆盖基因组16.5倍。同时,初步筛选出可能含有吲哚霉素生物合成基因簇的9个阳性克隆。【结论】成功构建了稳定高效的藤黄生孢链霉菌NRRL 2401遗传操作系统和高质量的基因文库,为克隆该菌中次级代谢产物生物合成基因簇以及进一步遗传改造奠定了基础。     

基因组磷硫酰化修饰的研究进展及展望北大核心CSCD

DNA磷硫酰化修饰是DNA骨架上的第一例生理修饰。该修饰由dnd ABCDE编码的5个蛋白协同作用,以硫原子取代DNA磷酸二酯键上一个非桥接的氧原子。研究发现,DNA磷硫酰化修饰广泛存在于各种微生物中,在不同细菌中存在序列特异性,且具有R_P空间构象专一性。近年来,对DNA磷硫酰化修饰的研究取得了一系列的成果。为了对DNA磷硫酰化修饰有一个系统全面的了解,本文将就这一特殊生理修饰的发现过程,研究进展,未来所面临的机遇及挑战作一个简要的概述。     

链霉菌底盘细胞的开发现状及其应用

天然产物及其衍生物在现代医疗中扮演着举足轻重的角色,其生物活性多样性以及化学结构的丰富性是新药研发的源泉和动力。利用纯化学方法合成天然产物在技术和成本上有很大的困难,加上许多天然产物的原始产生菌具有培养条件苛刻、产量低下等缺点,而且大量基因簇在原始菌株中是沉默的,这使得利用合成生物学思想来指导天然产物生物合成基因簇的异源表达具有重大意义。作为抗生素、抗肿瘤活性物质、免疫抑制剂等次级代谢产物主要来源的放线菌一直是研究者们关注的焦点,特别是随着基因测序技术的飞速发展,人们发现链霉菌基因组中包含着极为丰富的天然产物生物合成基因簇资源。这意味着开发链霉菌底盘细胞作为异源表达宿主有其得天独厚的优势。本综述从底盘细胞开发的意义入手,重点阐述链霉菌底盘细胞构建的策略及现状,随后通过实例阐述了各种底盘链霉菌的实际应用。