聚酮类化合物异源表达研究进展

聚酮化合物具有抗感染、抗真菌、抗肿瘤、免疫抑制等生物活性,在临床上应用非常广泛。我们简要介绍了3种聚酮合酶的基因簇特点,即以模块形式存在的Ⅰ型聚酮合酶、包含重复使用结构域的Ⅱ型聚酮合酶和以查尔酮酶为代表的Ⅲ型聚酮合酶,以及大环内酯类、四环素类、葸环类、聚醚类聚酮化合物异源表达研究现状,综述了异源表达宿主在不同聚酮化合物的表达方面存在的优势及其挑战。     

脂肪酸代谢途径影响聚酮化合物生物合成的机制及应用研究进展

聚酮化合物（PKs）作为一大类次级代谢产物,有着重要的生物活性和潜在的应用价值。链霉菌具有合成多种聚酮化合物的潜力,但野生型菌株合成聚酮化合物的产量难以满足工业化生产的需求。贮藏脂质的降解能为聚酮化合物生物合成提供大量的酰基CoA前体,因此,控制好脂肪酸与聚酮化合物生物合成通量,有利于促进目标聚酮化合物的合成。本文综述了强化脂肪酸β-氧化途径提高聚酮化合物产量的研究进展,为利用β-氧化途径促进聚酮化合物生物合成提供了新的研究策略。     

聚酮类化合物生物合成的代谢工程研究进展

聚酮化合物是一类重要的具有生物活性的次级代谢物。本文讨论了以聚酮生物合成酶为核心的聚酮化合物生物合成途径,以及近年来有关代谢工程在聚酮类化合物生物合成方面的研究工作进展,主要包括将聚酮生物合成途径引入新的宿主、代谢流量分析在提高聚酮化合物中的应用及合成新的聚酮化舍物等。     

真菌聚酮化合物生物合成研究进展

具有广泛生物活性的真菌聚酮化合物因具有复杂的化学结构,其生物合成途径一般包含多样且新颖的酶催化反应。文中主要综述了2013-2016年来源于还原性聚酮合成酶(HR-PKSs)、非还原性聚酮合成酶(NR-PKSs)、聚酮-非核糖体多肽合成酶(PKS-NRPSs)和还原性-非还原性聚酮合成酶(HR-NR PKSs)杂合型等四大类型的真菌聚酮类化合物的生物合成研究进展。众多真菌聚酮类化合物生物机理的阐明,为未来新型真菌聚酮类天然产物生物合成基因簇的挖掘、新结构化合物的发现及其类似物的研究提供了方向和理论基础。     

福林霉素生物合成基因簇的组装和异源表达

[目的]本研究旨在以来源于林可链霉菌NRRL2936中的nosokomycinB2的生物合成基因簇(noso-BGC)为基础,组装获得完整的福林霉素生物合成基因簇(pho-BGC),再利用异源表达策略,激活pho-BGC的表达并通过底盘宿主的优选实现福林霉素发酵产量的提升.[方法]首先,在林可霉素基因簇缺失突变株JCK...     

大肠杆菌异源合成三萜化合物研究进展和前景分析

三萜化合物具有可观的药用价值和经济价值,但是目前的生产过程复杂、产量低,利用微生物异源合成三萜化合物已成为当前研究趋势,大肠杆菌作为常用萜类合成底盘细胞具有异源合成三萜化合物及其前体的天然优势和研究前景。对三萜化合物微生物异源合成研究进展进行了综述,从三萜化合物合成代谢途径、关键酶的特点及大肠杆菌三萜表达模块和底盘细胞适配三个方面对该途径进行了阐述和分析,针对实现大肠杆菌高效合成三萜类化合物所需要解决的基础问题进行讨论,为扩展大肠杆菌作为三萜化合物合成底盘细胞提供建议和前景分析。     

天蓝色链霉菌孢子色素whiE在大肠杆菌中的异源生物合成

【目的】在大肠杆菌中完整重构孢子色素whiE的生物合成途径,分离纯化表达体系中合成的新化合物,并解析whiE的生物合成途径。【方法】构建whiE-ORFII、whiE-ORFVII和whiE-ORFI的单基因重组质粒,SDS-PAGE检测蛋白表达情况;借助Xba I与Spe I互为同尾酶的特性,实现多基因组合串联;构建好的重组质粒再导入大肠杆菌菌株BAP1中进行异源表达,并用高效液相色谱(HPLC)检测发酵产物;依次使用正相硅胶柱和反向半制备柱分离发酵产物,四级杆飞行时间质谱仪(Q-TOFMS)鉴定发酵产物分子量。【结果】whiE-ORFII、whiE-ORFVII和whiE-ORFI均获得可溶性表达;这3个基因单个串联到菌株BTw95中均未检测到新的产物生成;而whiE-ORFII和whiE-ORFVII、 whiE-ORFI和whiE-ORFVII双基因组合以及三基因组合串联到BTw95中可检测得到两种化合物ZYC-1和ZYC-2。在负离子模式下进行Q-TOFMS检测,ZYC-1的[M-H]-为419.0748,推测分子式为C_(23)H_(16)O_8;ZYC-2的[M-H]-为465.0743,推测分子式为C_(24)H_(18)O_(10)。【结论】本研究推进了孢子色素whiE生物合成途径在大肠杆菌中的异源重构,分离鉴定了2个十二酮II型聚酮化合物,并推测了孢子色素whiE的生物合成途径。     

真菌苯二酚内酯聚酮类化合物生物合成研究进展

真菌苯二酚内酯类聚酮化合物具有抗癌和调节免疫系统等重要的生物活性,其生物合成是近年来的研究热点。介绍了苯二酚内酯的双聚酮合酶协作合成机制和组合生物合成,并以几种真菌苯二酚内酯生物合成途径为例,综述了相关的研究进展,以期为研究者提供参考。     

聚酮化合物β-酮酰-ACP合酶的计算机对比分析与组合生物合成

为了合理地设计新的聚酮化合物提高组合生物合成的效率,本文使用ClustalW、Mega4.0分析了26种来自不同聚酮合酶的β-酮酰-ACP合酶结构域的序列特征,并用ProtParam、Phdsec、Swiss-Model等工具对其中9种具有不同底物专一性的β-酮酰-ACP合酶的一级结构、二级结构和三级结构及活性位点进行了分析与预测。发现它们结构上的相似性大于序列上的相似性;活性位点都富含丝氨酸;底物含有2个羧酸基团的β-酮酰-ACP合酶的理论pI均小于5.0且其形式电荷总量也偏低;序列V303ELHGTGTPLGDPIEAGA320是这26种β-酮酰-ACP合酶的一段保守序列,但它并不与活性位点相邻。这些研究对进行聚酮合酶的模块或结构域替换以及定点突变具有重要的指导意义,也为探讨其的进化机制提供了参考。     

Biosynthesis of Polyketides in Heterologous Hosts

Polyketide natural products show great promise as medicinal agents. Typically the products of microbial secondary biosynthesis, polyketides are synthesized by an evolutionarily related but architecturally diverse family of multifunctional enzymes called polyketide synthases. A principal limitation for fundamental biochemical studies of these modular megasynthases, as well as for their applications in biotechnology, is the challenge associated with manipulating the natural microorganism that produces a polyketide of interest. To ameliorate this limitation, over the past decade several genetically amenable microbes have been developed as heterologous hosts for polyketide biosynthesis. Here we review the state of the art as well as the difficulties associated with heterologous polyketide production. In particular, we focus on two model hosts, Streptomyces coelicolor and Escherichia coli. Future directions for this relatively new but growing technological opportunity are also discussed.     

Heterologous erythromycin production across strain and plasmid construction

The establishment of erythromycin production within the heterologous host E. coli marked an accomplishment in genetic transfer capacity. Namely, over 20 genes and 50 kb of DNA was introduced to E. coli for successful heterologous biosynthetic reconstitution. However, the prospect for production levels that approach those of the native host requires the application of engineering tools associated with E. coli. In this report, metabolic and genomic engineering were implemented to improve the E. coli cellular background and the plasmid platform supporting heterologous erythromycin formation. Results include improved plasmid stability and metabolic support for biosynthetic product formation. Specifically, the new plasmid design for erythromycin formation allowed for ≥89% stability relative to current standards (20% stability). In addition, the new strain (termed LF01) designed to improve carbon flow to the erythromycin biosynthetic pathway provided a 400% improvement in titer level. © 2017 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 34:271–276, 2018     

外源基因在大肠杆菌中的高效表达

为了提高外源蛋白在大杨杆菌中的表达量,人们对大肠杆菌表达系统进行了许多研究。作者综述了有关外源基因在大肠杆菌中高效表达的研究进展。     

外源蛋白在大肠杆菌中的表达定位策略

外源基因在大肠杆菌中表达是对基因重组技术的成功应用。外源基因在不同的大肠杆菌表达系统中表达产物可能定位于大肠杆菌空间结构的不同位置:胞质,胞质膜,胞周质,胞外膜和胞外培养基,五种表达定位方式各有其特点和用途 。     

姜黄素类化合物生物合成研究进展

姜黄素类化合物是植物中一类稀少的二酮类化合物,存在于姜科、天南星科植物的块根或根茎中,是姜黄等植物中主要活性成分,因具有抗氧化、抗癌等诸多药理活性而被广泛应用于食品领域和新药研发中.因其苯环侧链取代基不同,姜黄素类化合物可进一步分为姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素等.目前,姜黄素类化合物主要是通过植物提取法获得...     

Bacillaene酮还原酶结构域的异源表达及底物特异性分析

Bacillaene生物合成过程中,聚酮合酶第一个延伸模块的酮还原酶结构域(Bac KR1)既催化α酮基的还原,也催化β酮基的还原,具有天然的底物宽泛性。为进一步研究该结构域的底物特异性,在大肠杆菌中对其进行了异源表达。体外酶学分析表明Bac KR1可以催化聚酮类底物(±)-2-甲基-3-氧代戊酸-乙酰半胱胺硫酯外消旋体的立体选择性还原,仅生成4种非对映异构体中的一种,此外Bac KR1还可以催化环己酮和对氯苯乙酮等非聚酮类底物的还原,暗示了聚酮合酶中酮还原酶结构域作为生物催化剂的潜力。     

大肠杆菌中外源基因的表达调节

大肠杆菌已经被广泛地应用于表达各种外源基因,但基因的表达受到多种因素的调节,而且不同的外源基因在大肠杆菌中的表达效率也有很大差异。本文从转录水平调节、翻译水平调节、培养条件调节等方面综述了大肠杆菌中外源基因的表达调节,以便认识其规律,有助于使用有效的方法提高外源基因在大肠杆菌中的表达效率。     

在链霉菌中表达透明颤菌血红蛋白需要异源启动子

构建了质粒pIJ4083Mpro、pIJ4083\|pro\,pWLD8和pFW3。在浅青紫链霉菌TK24中,启动子探针质粒pIJ4083上的邻苯二酚双加氧酶基因(xylE)不能被透明颤菌血红蛋白基因(vgb)的启动子带动转录,表明vgb启动子在链霉菌中无作用。TK24中,pWLD8和pFW3均能表达透明颤菌血红蛋白(VHb),pWLD8上可能是由Plac带动vgb的表达;pFW3上vgb基因去掉了非必要部分,克隆在PCR扩增得到的glnA启动子下游,两者连成嵌合基因。