天蓝色链霉菌分化调控基因scrX的功能研究

克隆天蓝色链霉菌中一个新基因scrX并进行了序列分析, 利用基因破坏策略进行了该基因的功能研究. 结果表明, scrX基因由660个碱基组成, 编码产物是一个220个氨基酸残基的蛋白质;该基因含有3个在链霉菌中的稀有密码子--AAA, AAA和ATA, 是典型的在翻译水平上受到严紧调控的分化调控基因. 氨基酸序列同源性比较结果表明, scrX编码蛋白属于原核生物转录调控蛋白IclR家族.基因功能研究结果揭示, scrX基因在天蓝色链霉菌孢子形成中可能起正调控作用.     

天蓝色链霉菌代谢物组测定方法优化及其代谢特征

链霉菌能够产生多种抗生素,具有重要的研究与应用价值。代谢物组学能够定性和定量测定胞内外主要低分子量代谢产物。相对于其他组学,代谢物组学在监控胞内代谢状态、指导物种理性改造方面具有独特优势。本文旨在建立一种快速、准确的链霉菌胞内代谢物分析方法。以模式菌株天蓝色链霉菌为研究对象,基于GC-MS分析平台优化了代谢物组学样品制备流程中的细胞淬灭时间、菌体分离方法、代谢物提取及代谢物衍生化条件,并利用该方法对天蓝色链霉菌不同生长时期各代谢途径的相对活性进行了初步分析。采用"低温淬灭(–40℃,4 min)-快速过滤分离-反复冻融(45 s/3 min)-衍生化(40℃,90 min)"的流程能够鉴定出中心代谢途径(糖酵解、戊糖磷酸途径和TCA循环)、氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径、核酸代谢途径及部分次级代谢途径中的103种主要代谢物。利用该流程测定发现天蓝色链霉菌细胞生长周期中存在显著的代谢时序差异,并且发现氨基酸与脂肪酸代谢在衔接初级代谢与次级代谢生物合成中具有重要作用。本研究建立的测定方法能够有效地用于天蓝色链霉胞内代谢物分析,该方法将有助于深入刻画链霉菌细胞代谢过程,为菌株代谢工程改造增加次级代谢产物产量提供理性指导。     

链霉菌次级代谢调控机制进展

链霉菌除具有复杂的形态分化特征外 ,还可以产生多种具有重要应用价值的次级代谢产物 ,这两个过程密切相关。因此 ,链霉菌存在着原核生物中罕见的庞大而复杂的调控网络。链霉菌在遗传水平有三个层次的调控 ,分别是 :途径特异性调控、多效调控和全局调控。阐明这些调控网络将为利用代谢工程手段提高次级代谢产物的产量并对其进行结构改造奠定理论基础 ,还将有助于发现新的有价值的天然产物。     

NsdB——天蓝色链霉菌A3(2)中一个负调控抗生素产量蛋白的研究

TPR(tetratricopeptide repeat)是在很多蛋白中均被发现到的一个含有34个氨基酸的蛋白重复序列,其基本功能是参与蛋白间的相互作用。天蓝色链霉菌A3(2)中有70个蛋白含有类TPR结构域,NsdA是其中的一个,研究发现该蛋白对天蓝色链霉菌的产孢和产素都有负调控作用。本研究中发现基因SCO7252和SCO1593编码含TPR结构的蛋白,中断SCO7252基因后菌株放线紫红素和钙依赖抗生素产量均提高,但形态分化没有明显变化,基因SCO1593中断后菌株在产孢产素及形态等各方面均未受到影响。基因SCO7252被命名为nsdB,RT-PCR分析表明,该基因在生长30h时开始表达。通过生物信息分析表明,天蓝色链霉菌的70个含类TPR结构的蛋白中有32个仅含该结构域,有25个另外含有DNA结合区域,这些暗示着它们可能直接控制基因的表达。     

链霉菌的全局调控蛋白DasR

链霉菌能够产生多种次级代谢产物,在临床、农牧业、生物技术等领域具有重要应用价值;对链霉菌的调控网络进行深入研究有助于提高次级代谢产物产量并发现新的次级代谢产物.链霉菌中次级代谢产物生物合成按调控通路分为全局调控与途径特异性调控,其中全局调控蛋白可靶向多种通路特异调控基因和生物合成基因,在链霉菌的生命活动中发挥着更为普遍...     

链霉菌次级代谢调控相关的双组分系统研究进展

链霉菌具有强大的次级代谢能力, 能够产生众多具有生物活性的次级代谢产物, 如目前广泛应用的抗生素、抗肿瘤药物以及免疫抑制剂等。在链霉菌中, 次级代谢产物的生物合成受到包括途径特异性、多效性以及全局性调控基因在内的多层次严格调控。关键调控基因的缺失或过表达可以显著影响次级代谢产物的生物合成, 提示对于链霉菌次级代谢重要调控基因的功能及其作用机制的研究具有巨大的潜在应用价值。其中, 作为细菌信号传导系统的双组分系统(Two-component system, TCS)一直是大家研究的关注点。越来越多的研究表明TCS在链霉菌次级代谢过程中发挥着全局性的调控功能。本文重点介绍链霉菌模式菌株——天蓝色链霉菌中TCS(包括典型TCS)、孤立的组氨酸蛋白激酶(HK)以及应答调控蛋白(RR)参与次级代谢调控的研究进展。这些TCS的功能鉴定及机制解析为工业链霉菌的定向遗传改造以提高重要次级代谢产物的含量提供了理论依据。     

链霉菌转运系统研究进展

链霉菌是具有复杂生命周期的革兰氏阳性细菌,其丰富多样的次级代谢产物使得链霉菌成为天然抗生素来源最为广泛的菌株。目前链霉菌研究主要集中在次级代谢和形态分化过程。近年来,因链霉菌转运系统在次级代谢和形态分化等过程中发挥重要作用而得到研究者们的极大关注。链霉菌转运系统不仅能够通过信号转导系统直接参与菌丝体形态分化过程,而且能够运送抗生素等次级代谢产物,使其在链霉菌工业生产方面具有极大的应用前景。除此之外,转运系统作为菌体“第一道门”,能够运送营养物质来改变初级代谢过程,进而影响形态分化和次级代谢等过程,使菌体能迅速适应复杂的环境。因此,链霉菌中转运系统的研究对其形态分化调控通路的阐释具有重要的指导意义。     

粤蓝链霉菌代谢产物的抗菌抗肿瘤活性及相关基因的初步研究

粤蓝链霉菌(Streptomyces vietnam ensis)是新近报道的物种,能在多种培养基中产生水溶性紫罗兰蓝色素。本研究发现发酵液乙酸乙酯粗提物对革兰氏阳性细菌有较强的广谱抗菌活性,对部分革兰氏阴性菌也有不同程度的抑制作用,TLC生-物显影试验进一步表明,两个蓝色组分B1、B2是主要的抗菌活性成分;同时,粗提物在20μg/mL的浓度下对HeLa细胞的生长抑制率达96.7%,显示了极强的抗肿瘤活性。利用简并引物扩增PKS/NRPS基因保守区域,获得相关序列4条,其中两条所代表的PKS基因簇有可能是粤蓝链霉菌产生次级代谢产物的重要途径,这些新基因的发现为组合生物合成提供了更多的基因资源。     

天蓝色链霉菌中长链3-酮脂酰ACP合成酶的功能

【背景】链霉菌属于放线菌科,在土壤环境中广泛分布。链霉菌具有复杂的形态分化和多样性的次生代谢网络,能产生大量具有生物活性的次级代谢产物,被广泛深入研究。【目的】天蓝色链霉菌是链霉菌的模式菌株,其脂肪酸合成代谢与次级代谢联系紧密,但目前脂肪酸合成代谢途径还不清楚,其长链3-酮脂酰ACP合成酶还未见报道。【方法】利用大肠杆菌FabF序列进行同源比对,发现天蓝色链霉菌A3(2)的基因组中,SCO2390(ScoFabF1)、SCO1266(ScoFabF2)、SCO0548(ScoFabF3)和SCO5886 (ScoRedR)具有较高的相似性,并具有保守的Cys-His-His催化活性中心,可能具有长链3-酮脂酰ACP合成酶活性。采用PCR扩增方法分别获得以上基因,连入表达载体pBAD24M后分别互补大肠杆菌fabB(ts)突变株和fabB(ts)fabF双突变株,并检测转化子的生长情况。以上基因与pET-28b连接后,在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,并利用Ni-NTA纯化获得蛋白,体外测定其催化活性。将以上基因分别互补大肠杆菌fabF突变株后,GC-MS测定互补株的脂肪酸组成。【结果】4个同源基因中,只有ScofabF1能恢复fabB(ts)fabF双突变株42°C时在添加油酸条件下的生长,其他3个基因均不能恢复生长。而这4个基因都不能恢复fabB(ts)突变株42°C时生长。体外活性测定ScoFabF1具有长链3-酮脂酰ACP合成酶活性,其他3个蛋白都不具有该活性。仅ScofabF1能显著提高大肠杆菌fabF突变株的顺-11-十八碳烯酸(C18:1)比例,其他3个基因都不具有该功能。【结论】天蓝色链霉菌中ScofabF1编码长链3-酮脂酰ACP合成酶II,在脂肪酸利用过程中发挥重要作用。天蓝色链霉菌中没有发现编码长链3-酮脂酰ACP合成酶I的基因,其可能通过其他途径合成少量的不饱和脂肪酸。以上研究结果为进一步研究天蓝色链霉菌中脂肪酸合成机制奠定了基础。     

Characterization of Polyphosphate Glucokinase SCO5059 from Streptomyces coelicolor A3(2)

SCO5059, encoded in Streptomyces coelicolor A3(2), was identified as a polyphosphate glucokinase. The K _m values of SCO5059 for glucose and polyphosphate (poly(P)₆) were estimated to be 12 and 4 µM, respectively, and the k _cat value was 0.3 s^?1 at pH 7.7 at 28 °C. SCO5059 homologs are highly conserved among Streptomyces, and can work as polyphosphate glucokinase as well.     

Cytochrome p450 complement (CYPome) of the avermectin-producer Streptomyces avermitilis and comparison to that of Streptomyces coelicolor A3(2)

The genus Streptomyces produces about two-thirds of naturally occurring antibiotics and a wide array of other secondary metabolites, including antihelminthic agents, antitumor agents, antifungal agents, and herbicides. The newly completed genome sequence of the avermectin-producing bacterium Streptomyces avermitilis contains 33 cytochromes p450 (CYPs), many more than the 18 observed in Streptomyces coelicolor A3(2). Some of the likely metabolic functions are reported together with their genomic location and bioinformatic analysis. Seven entirely new CYP families were found together with close homologues of some forms observed in S. coelicolor A3(2). The presence of unusual CYP forms associated with conservons is revealed and of these, CYP157 forms in both S. avermitilis and S. coelicolor A3(2) deviate from the previously accepted rule for an EXXR motif within the K-helix of CYPs. Amongst this range of CYPs are forms associated with avermectin, filipin, geosmin, and pentalenolactone biosynthesis as well as unknown pathways of secondary metabolism.     

New Sporulation Loci in Streptomyces coelicolor A3(2)

Sporulation mutants of Streptomyces coelicolor appear white because they are defective in the synthesis of the grey polyketide spore pigment, and such white (whi) mutants had been used to define eight sporulation loci, whiA, whiB, whiD, whiE, whiG, whiH, whiI, and whiJ (K. F. Chater, J. Gen. Microbiol. 72:9-28, 1972; N. J. Ryding, Ph.D. thesis, University of East Anglia, 1995). In an attempt to identify new whi loci, we mutagenized S. coelicolor M145 spores with nitrosoguanidine and identified 770 mutants with colonies ranging from white to medium grey. After excluding unstable strains, we examined the isolates by phase-contrast microscopy and chose 115 whi mutants with clear morphological phenotypes for further study. To exclude mutants representing cloned whi genes, self-transmissible SCP2*-derived plasmids carrying whiA, whiB, whiG, whiH, or whiJ (but not whiD, whiE, or whiI) were introduced into each mutant by conjugation, and strains in which the wild-type phenotype was restored either partially or completely by any of these plasmids were excluded from further analysis. In an attempt to complement some of the remaining 31 whi mutants, an SCP2* library of wild-type S. coelicolor chromosomal DNA was introduced into 19 of the mutants by conjugation. Clones restoring the wild-type phenotype to 12 of the 19 strains were isolated and found to represent five distinct loci, designated whiK, whiL, whiM, whiN, and whiO. Each of the five loci was located on the ordered cosmid library: whiL, whiM, whiN, and whiO occupied positions distinct from previously cloned whi genes; whiK was located on the same cosmid overlap as whiD, but the two loci were shown by complementation to be distinct. The phenotypes resulting from mutations at each of these new loci are described.