地中海拟无枝菌酸菌专一的噬菌体ψMMR1的研究

从生产力复霉素ＳＶ的地中海拟无枝菌酸菌Ｕ１１９的工业发酵罐裂解液中,分离到一株新的噬菌体ψＭＭＲ。该噬菌体经多次单斑分离、纯化,得到的噬斑多数为清亮的（约占９０％）,其它噬斑为浑浊斑,但未能从中分离到溶源菌。在被测试的可能的宿主菌中,ψＭＭＲ１不能感染除地中海拟无枝菌酸菌以外的菌株,说明寄生范围很窄。对ψＭＭＲ１的增殖和储存条件,诸如ｐＨ值、温度、二价金属离子、有机溶剂等对ψＭＭＲ１的影响进行了较     

地中海拟无枝菌酸菌U-32硝酸还原酶的基因克隆

Southern杂交分析表明在地中海拟无枝菌酸菌U-32染色体DNA和黑曲霉niaD(硝酸还原酶基因)之间存在着明显的同源性。利用异源niaD探针从地中海拟无枝菌酸菌U-32基因文库中筛选得到一个能与niaD杂交的5.0kb的PstⅠ片段。该片段经同位素标记后能与地中海拟无枝菌酸菌U-32染色体上一个相同的PstⅠ片段杂交,位于这一片段上的2.1kb SmaⅠ-EcoR Ⅴ片段只能与以硝酸盐为唯一氮源的总RNA杂交,而不能与相同条件下以铵盐为唯一氮源的总RNA杂交,这些结果表明,所克隆到的5.0kb PstⅠDNA片段含有地中海拟无枝菌酸菌U-32的硝酸还原酶基因。这是好氧细菌硝酸还原酶基因克隆的首次报道。由该酶蛋白分子量推测,其结构基因大小在1.5kb左右,进一步的杂交分析发现在5.0kb的PstⅠ片段中含有完整的NR基因。用20种限制酶对重组质粒pJL1进行了限制酶酶谱的构建,发现有10种酶在pJL1外源片段上无切点,6种酶为单切点,EcoRⅠ与SmaⅠ各有两个切点。     

地中海拟无枝菌酸菌U-32硝酸还原酶的基因克隆

outhern杂交分析表明在地中海拟无枝菌酸菌u－32染色体DNA和黑曲霉niaD(硝酸还原酶基因)之间存在着明显的同源性。利用异源niaD探针从地中海拟无枝菌酸菌u－32基因文库中筛选得到一个能与niaD杂交的5.0kb的Pst Ⅰ片段。该片段经同位素标记后能与地中海拟无枝菌酸菌u－32染色体上一个相同的Pst Ⅰ片段杂交,位于这一片段上的2．1kb sma Ⅰ—EcoR Ⅴ片段只能与以硝酸盐为唯一氮源的总RNA杂交,而不能与相同条件下以铵盐为唯一氮源的总RNA杂交,这些结果表明,所克隆到的5,0kb Pst Ⅰ DNA片段含有地中海拟无枝菌酸菌U-3z的硝酸还原酶基因。这是好氧细菌硝酸还原酶基因克隆的首次报道。由该酶蛋白分子量推测,其结构基因大小在1．5kb左右,进一步的杂交分析发现在5．0kb的Pstl片段中含有完整的NR基因。用20种限制酶对重组质粒pJLl进行了限制酶酶谱的构建。发现有10种酶在pJLl外源片段上无切点,6种酶为单切点,EcoR Ⅰ与Sma Ⅰ各有两个切点。     

地中海拟无枝酸菌“硝酸盐效应”的研究进展

地中海拟无枝酸菌"硝酸盐效应"是指发酵基质中的硝酸盐在一定浓度下大幅度促进该菌合成利福霉素,并对初级代谢产生多种影响的现象。针对该效应,本实验室开展了多年的研究,阐明硝酸盐主要通过两个方面促进利福霉素的生物合成:一方面,硝酸盐增加利福霉素生物合成前体的供给(如UDP-葡萄糖、AHBA、丙二酰Co A以及甲基丙二酰Co A等),尤其是通过抑制体内脂肪酸的合成来保障利福霉素前体丙二酰Co A的供给;另一方面,硝酸盐提升利福霉素生物合成酶基因的表达。因此,在充足的利福霉素前体和合成酶系的协同效应下,菌体生成大量的利福霉素。进一步的工作将围绕"硝酸盐效应"的信号分子、信号转导途径以及相关基因的表达调控和翻译后修饰机制等方面展开。     

地中海拟无枝菌酸菌U-32对硝酸盐的同化及其硝酸还原酶特性

对地中海拟无枝菌酸菌U-32菌株的研究发现,像植物及真菌硝酸还原酶一样,地中海拟无枝菌酸菌U-32硝酸还原酶也是诱导酶,其合成受铵盐阻遏,受硝酸盐的诱导。氯霉素抑制实验的结果表明,该菌株硝酸还原酶的诱导涉及到蛋白质的新合成。钼和钨的竞争实验说明U-32菌株硝酸还原酶也为一钼酶。另外在离体实验中,发现硝酸还原酶活力受到KCN和NADH的抑制,但至今未能找到其生理电子供体。此外,U-32菌株硝酸还原酶也不表现类似于植物的黄递酶等组份酶活性。该菌株硝酸还原酶和其力复霉素产量有一定相关性,但两者确切的关系尚待研究。     

力复霉素产生菌地中海拟无枝菌酸菌U32丙氨酸脱氢酶基因克隆及表达

丙氨酸脱氢酶(EC1411)可逆催化丙氨酸脱氨生成丙酮酸和NADH。它是生物体内的氨基酸代谢和氨同化途径的关键酶。在地中海拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis mediterranei)U32中,丙氨酸脱氢酶的活力与力复霉素的生物合成有负相关现象,其活力受KNO3全局效应的调控。根据结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)和天蓝链霉菌(Streptomyces coelicolor)的丙氨酸脱氢酶氨基酸的保守序列和地中海拟无枝菌酸菌U32对氨基酸密码子的使用偏好,设计一对简并PCR引物。以此引物从地中海拟无枝菌酸菌U32中扩增到一555bp的片段,并以此片段为探针从地中海拟无枝菌酸菌U32 基因组cosmid文库中成功的克隆到了丙氨酸脱氢酶结构基因(ald)。它编码了一个371个氨基酸的蛋白质,基因的GC含量为72.5％,符合链霉菌的基因结构特征。在起始密码子的上游6个碱基处,有一典型的链霉菌核糖体结合位点(RBS)：AGGAGG,第75位的氨基酸为赖氨酸,是丙酮酸结合位点。以pET28b为载体,在E.coli BL21(DE3)中高效表达了ald基因。用IPTG在22℃时诱导得到的丙氨酸脱氢酶活力最高。用HisTag柱纯化了表达的丙氨酸脱氢酶。酶学性质研究表明该酶专一性以LAla和NAD(H)为底物。     

地中海拟无枝菌酸菌U32染色体特性的脉冲场电泳分析

地中海拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis mediterranei)U32是产力复霉素SV的工业生产菌株。采用脉冲场电泳分析发现,地中海拟无枝菌酸菌U32仅有一条约10 Mb的线性染色体, 没有内源性质粒。利用Southern杂交法,对11个编码力复霉素生物合成、相关初级、次级代谢关键酶以及调控蛋白的基因,在U32染色体DNA的PshBI酶切片段上进行了定位。分析发现在一条长度约700kb的PshBI酶切片段上,分别存在着力复霉素合成基因簇(rif)、氮代谢的亚硝酸还原酶小亚基基因(nasD)、衔接初级与次级代谢的甲基丙二酰变位酶基因(mcm)、脂肪酸代谢的乙酰辅酶A羧化酶生物素载体蛋白基因(accA)以及一套核糖体RNA转录单元。同时还发现U32至少有5套核糖体RNA转录单元。其余定位的基因均只出现单一杂交信号。     

地中海拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis mediteranei)U-32硝酸还原酶的定位、纯化及性质

在力复霉素ＳＶ研究中,发现硝酸盐对抗生素合成呈现多效性作用,不仅大幅度提高产量,还对产生菌——地中海拟无枝菌酸菌生理产生多方面的影响,从而提出整体性调节的结论．这一多效性作用是由硝酸盐所引起的,为此对硝酸还原酶进行了研究．首先,通过原生质体渗透裂解发现地中海拟无枝菌酸菌Ｕ－３２的硝酸还原酶是一个胞质酶．该酶极不稳定,缓冲液中加入硝酸钾、甘油等保护剂能极大地提高其稳定性．通过硫酸鱼精蛋白沉淀,硫酸铵分级分离,Ｐｈｅｎｙｌ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣＬ４Ｂ、Ｂｉｏ－ＧｅｌＡ１．５ｍＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｃｅｌ和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－７５柱层析等多步纯化得到了电泳纯的硝酸还原酶．该酶为一７９ｋＤ的单亚基酶,每分子酶含有约２．２９原子的钼,但并不含有非血红素铁、酸不稳定硫、ＦＭＮ及ＦＡＤ,其等电点为６．２,反应最适ｐＨ为７．２,最适温度为４０℃．对硝酸根的Ｋｍ值为１３．３μｍｏｌ／Ｌ．同时分析了该酶的吸收光谱．     

利用同源重组建立地中海拟无枝菌酸菌U32染色体的基因置换/中断系统

地中海拟无枝菌酸菌U32是力复霉素SV的工业产生菌,其遗传操作一直是一个难题。在该菌株DNA高效电转化的基础上,利用同源重组的原理,建立了地中海拟无枝菌酸菌染色体的基因置换/中断系统。通过大肠杆菌重组质粒pDK110构建、转化及两步重组筛选,成功地用α淀粉酶基因（amy）取代了地中海拟无枝菌酸菌U32染色体上的3-氨基-5-羟基苯甲酸合成酶基因（ahbas）。第一步单交换和第二步双交换的频率分别是0.5%～0.7% 和 2%。将质粒pDK110变性后转化可显著提高重组频率,在第二步筛选双交换前对单交换重组子进行电击也能够提高其双交换重组的频率。此外,通过转化构建的两端带同源区段的线性DNA片段及一步重组筛选,我们在地中海拟无枝菌酸菌U32染色体的amrD,rifO基因中间插入了阿普拉霉素抗性基因（apr）,其效率约为30～50转化子/μgDNA。     

地中海拟无枝菌酸菌U32中amrC／amkC基因的序列分析及在大肠杆 …

从力复霉素ＳＶ产生菌－－地中海拟无枝菌酸菌（Ａｍｙｃｏｌａｔｏｐｓｉｓ ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）Ｕ３２的硝酸盐同化基因簇的上游克隆了一个２．６ｋｂ的ＥｃｏＲＩ－ＸｈｏＩ ＤＮＡ片段并测定其序列。序列分析表明,该ＤＮＡ片段编码两个完整的开放阅读框架（ＯＲＦ）,ＯＲＦ２的起始密码子ＧＴＧ与ＯＲＦ１的终止密码子ＴＧＡ在ＴＧ处重叠。ＯＲＦ１编码一个含２２４个氨基酸的多肽,它同放线菌中典型的应答调节蛋白包     

地中海拟无枝菌酸菌U-32对硝酸盐的同化及其硝酸还原酶特性

对地中海拟无枝菌酸菌U-32菌株的研究发现,像植物及真菌硝酸还原酶一样,地中海拟无枝菌酸菌U-32硝酸还原酶也是诱导酶,其合成受铵盐阻遏,受硝酸盐的诱导。氯霉素抑制实验的结果表明,该菌株硝酸还原酶的诱导涉及到蛋白质的新合成。钼和钨的竞争实验说明U-32菌株硝酸还原酶也为一钼酶。另外在离体实验中,发现硝酸还原酶活力受到KCN和NADH的抑制,但至今未能找到其生理电子供体。此外,U-32菌株硝酸还原酶也不表现类似于植物的黄递酶等组份酶活性。该菌株硝酸还原酶和其力复霉素产量有一定相关性,但两者确切的关系尚待研究。     

地中海拟无枝菌酸菌U32中生物素羧基载体蛋白结构基因的克隆、表达及转录

乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl CoA Carboxylase EC 6.4.1.2, ACC)催化依赖于ATP的乙酰辅酶A羧化形成丙二酸单酰辅酶A,该反应是脂肪酸生物合成途径中的第一步,也是受到调控的关键一步。根据结核分枝杆菌(M. tuberculosis)和天蓝色链霉菌(S. coelicolor)中ACC-α亚基的氨基酸保守序列和地中海拟无枝菌酸菌U32对氨基酸密码子的使用偏好,设计简并引物以U32基因组DNA为模板扩增出一条约250bp的片段,并以此片段作探针成功地从U32基因组cosmid文库中克隆到相应的ACC-α亚基的编码基因accA。该基因对应的ORF长1797bp,编码一个598个氨基酸的蛋白,推算出的分子量是63,714Da;基因G+C mol%含量为70.1%,符合U32基因结构特征,距起始密码子GTG上游6个碱基处有链霉菌典型的RBS序列AGGAGG,并有生物素羧化酶特征的ATP结合区。利用pET28(b)系统构建表达载体,在E. coli BL21(DE3)中实现了accA的诱导表达,产物大部分以可溶形式存在,并通过Western Blot证明该蛋白上确有共价结合的生物素。Northern Blot分析了各种氮源对accA基因转录水平的不同影响。     

将一株原红霉素链霉菌转入拟无枝菌酸菌属的分类学研究

对保藏的红霉素链霉菌AS4.894、AS4.198的化学分类研究表明,它们的胞壁类型为IV/A型,不属于胞壁为Ⅱ型的链霉菌属。菌株AS4.198与已由Labeda(1987)转入糖多孢菌属(Saccharopolyspora),定名为Saccharopolyspora erythreus的菌株相似;菌株AS4.894虽然胞壁型与糖多孢菌相似,但磷酸类脂为PⅡ型,应转入拟无枝菌酸菌属(Amycolatopsis Lechevalier,1986)。通过与红霉素糖多孢菌(Saccharopolyspora erythreus)和白色拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis alba,A83850~T)进行比较,菌株AS4.894的生长Ph范围广泛,耐盐和耐50℃高温,DNA G+C mol％高,区别于拟无枝菌酸菌属中的任何已知种,而建议命名为新种——红霉素拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis erythreus comb.nov.)。     

地中海拟无枝菌酸菌U—32的3—氨基5—羟基苯甲酸合成酶（AHBAS）？…

地中海拟无枝菌酸菌Ｕ－３２是一种临床上重要的抗生素－力复霉素ＳＶ的产生菌,研究表明,在地中海拟无枝菌酸菌的力复霉素生物合成过程中,３－氨基５－羟基苯甲酸合成酶（ＡＨＢＡＳ）是合成中间体Ｃ７Ｎ母核（又称ＡＨＢＡ）的关键酶。通过筛以广宿主粘粒ｐＬＡＦＲ３为载体构建的地中海拟无枝菌酸菌Ｕ－３２的基因文库,获得６个阳性克隆子。将含有ＡＨＢＡＳ基因的约２．５ｋｂ的片段克隆到ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔⅡＳＫ和ＫＳ     

地中海拟无枝菌酸菌U32中amrC/amkC基因的序列分析及在大肠杆菌中的表达

从力复霉素SV产生菌--地中海拟无枝菌酸菌(Amycolatopsismediterranei)U32的硝酸盐同化基因簇的上游克隆了一个2.6kb的EcoRI-XhoIDNA片段并测定其序列.序列分析表明,该DNA片段编码两个完整的开放阅读框架(ORF),ORF2的起始密码子GTG与ORF1的终止密码子TGA在TG处重叠.ORF1编码一个含224个氨基酸的多肽,它同放线菌中典型的应答调节蛋白包括AfsQ1和MtrA有很高的同源性;ORF2编码一个含472个氨基酸的蛋白,它同包括AfsQ2和MtrB在内的组氨酸激酶同源.ORF1和ORF2有可能构成典型的双组份信号传导系统,分别命名为amrC和amkC.在T7启动子的控制下,完整的amrC和去除子N端一个可能的跨膜区的amkC在大肠杆菌中分别得到了高效表达,表达蛋白的分子量分别为30kD和46kD,与推测蛋白的分子量一致.     

筛选地中海拟无枝酸菌无痕基因敲除菌株的简便方法

将抗生素抗性基因作为标记筛选无痕基因敲除菌株比较费时,因而建立筛选无痕基因敲除菌株的简便方法。通过敲除茄红素生物合成途径中第一个反应的酶编码基因dxs(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因),获得白色地中海拟无枝酸菌突变菌株,以此菌株为受体菌,对S-丙二酰转移酶基因(mtf)进行无痕敲除。针对菌落本身携带颜色的地中海拟无枝酸菌(橘红色),利用茄红素合成酶基因dxs无痕敲除获得了白色菌株,在此基础上进行mtf的无痕敲除。以茄红素生物合成途径中任意一个反应的酶编码基因作为标记,很容易筛选得到无痕基因敲除的突变菌株。     

地中海拟无枝菌酸菌U32中amrC/amkC基因的序列分析及在大肠杆菌中的表达

从力复霉素SV产生菌——地中海拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis mediterranei)U32的硝酸盐同化基因簇的上游克隆了一个2.6kb的Eco-RI—XhoI DNA片段并测定其序列。序列分析表明,该DNA片段编码两个完整的开放阅读框架(ORF),ORF2的起始密码子GTG与ORF1的终止密码子TGA在TG处重叠。ORF1编码一个含224个氨基酸的多肽,它同放线菌中典型的应答调节蛋白包括AfsQ1和MtrA有很高的同源性;ORF2编码一个含472个氨基酸的蛋白,它同包括AfsQ2和MtrB在内的组氨酸激酶同源。ORF1和ORF2有可能构成典型的双组份信号传导系统,分别命名为amrC和amkC。在T7启动子的控制下,完整的amrC和去除子N端一个可能的跨膜区的amkC在大肠杆菌中分别得到了高效表达,表达蛋白的分子量分别为30kD和46kD,与推测蛋白的分子量一致。     

利用CRISPR-Cas9技术构建敲除VDH的产香兰素拟无枝酸菌

[目的] 建立适用于拟无枝酸菌（Amycolatopsis sp.）的CRISPR-Cas9基因编辑系统,敲除其编码香兰素脱氢酶基因（VDH）,减少发酵副产物香草酸。[方法] 以VDH为靶标基因,将pKCcas9dO质粒上的tipA、j23119启动子分别替换为pRLE6质粒Km^r启动子、链霉菌中常用的强启动子permE*,同时将sgRNA替换为能识别靶基因香兰素脱氢酶的特异性sgRNA,获得质粒pKCKmCas9VDH。然后将其与靶基因的上下游同源臂连接,获得敲除质粒pLYZYP01。将pLYZYP01质粒电转进Amycolatopsis sp.感受态细胞,筛选获得VDH的敲除突变体菌株。[结果] 利用上述方法,成功获得VDH敲除菌株Amycolatopsis sp.ΔVDH。[结论] 建立了适用于拟无枝酸菌CCTCC M 2011265的基因敲除系统,成功敲除VDH基因,在添加12 g/L底物阿魏酸的情况下,香兰素产量达到9.19 g/L,摩尔转化率由88.6%提高到97.7%。