地中海诺卡氏菌(Nocardia mediterranei)合成力复霉素代谢调节的研究——Ⅱ、硝酸盐对地中海诺卡氏菌代谢途径的调节

地中海诺卡氏菌(Nocardia mediterranei)的硝酸还原酶是底物—诱导酶,和细菌一样以NADH为专一性电子供体,并可能在细胞膜上,但与细菌不同,对超声波不敏感。加入硝酸盐促使菌体的力复霉素合成能力提高的同时,诱导硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的合成,但需较长的诱导期。同时戊糖循环的G-6-P脱氢酶、6-P-G脱氢酶、莽草酸脱氢酶以及三羧酸循环的异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶亦相应提高。G-6-P脱氢酶和莽草酸脱氢酶活力的提高,可由莽草酸途径提供合成力复霉素的芳香环来源,三羧酸循环酶活力的提高看来是在脂肪合成与多聚酮(polyketide)合成之间起着调节作用,使菌体合成更多的力复霉素的环桥部份。至于硝酸盐如何引起这一系列酶活力的变化而使力复霉素的合成增加,尚有待进一步深入研究。     

硝酸盐、镁盐对林可霉素生物合成的促进作用

在林肯链霉菌生物合成林可霉素代谢调节的研究中,发现硝酸盐可明显促进林可霉素的生物合成．加入硝酸钾０．８％,林肯链霉菌合成林可霉素的产量可增加３７％．在发酵９６ｈ之前加入硝酸盐均能促进林可霉毒的合成,但产量的增加随加入时间的延迟而降低．硝酸钾在促进产量的同时,使菌体生长减少,看来硝酸盐对林可霉素的合成与菌体生长之间起着调节作用．洗涤菌体试验指出,硝酸盐的加入诱导了林可霉素合成所需要的酶系,这可能是加入硝酸盐后,产生进一步氮代谢的结果;蛋白胨不能代替硝酸盐,进一步说明硝酸钾的作用并不是作为氮源利用．在蛋白质合成抑制剂氯霉素存在下,硝酸盐不再能促进林可霉素的合成,说明氯霉素抑制了硝酸盐或其代谢中间物所诱导的酶系的合成．同时还报导了镁盐促进林可霉素生物合成现象的初步观察结果．硫酸镁在促进林可霉素产量提高的同时,使菌体生长延迟．硫酸镁的这种作用机制可能是通过磷酸镁铵沉淀,降低了培养基中游离氨和可溶性磷酸盐浓度,解除了铵盐和磷酸盐对林可霉素合成的抑制．     

硝酸盐对力复霉素SV和脂肪合成的调节作用

地中海诺卡氏菌菌体的脂肪分析指出十KNO3,菌体的中性脂比一KNO3菌体的含量低,但两种菌体的中性脂所含脂肪酸组分上无显著的差异。定量分析表明,在硝酸盐存在下力复霉紊sV产量的增加几乎相当于脂肪含量的减少。显然,在硝酸盐存在的情况下,用于合成脂肪的中间代谢物被用于力复霉素SV合成,从而使SV产量增高。     

硝酸盐,镁盐对林可霉素生物合成的促进作用

在林肯链霉菌生物合成林可霉素代谢调节的研究中,发现硝酸盐可明显促进林可霉素的生物加入硝酸钾０．８％,林肯链霉菌合成林可霉素的产量可增加３７％．在发酵９６ｈ之前加入硝酸盐均能促进林可霉素的合成,但产量的增加随加入时间的延迟而降低。硝酸钾在促进产量的同时,使菌体生长减少,看来硝酸盐对林可霉素的合成与菌体生长之间起着调节作用。     

无机磷对力复霉素合成的调节

本文报道无机磷抑制力复霉素产生菌地中海诺卡氏菌U-32中力复霉素(SV)的合成。随着丰富培养基中无机磷浓度的增加,SV的合成受到明显抑制,最高抑制率达sO％,而阔体生长则增加65％。不同时间加入无机磷对抗生素产量的影响是不相同的,在抗生素合成前(O一48h),无机磷的加入能严重影响SV的合成,但在合成期(72 h以后)加入则几乎不影响SV的产量。提高培养基中无机磷的起始浓度,使菌体合成脂肪量增加70％：甲基丙二酰CoA羧基转移酶和甲基丙二酰CoA羧基变位酶的活力受到明显抑制：菌体内腺苷化台物ADP、ATP的含量在整个发酵期都明显增加,细晦内能荷水平也因培养基中无机磷的起始浓度增加而提 高。     

地中海诺卡氏菌(Nocardia mediterranei)突变株的生化互补和力复霉素合成途径的研究——(Ⅰ)力复霉素生化互补突变株的筛选

本文报导了由力复霉素产生菌,地中海诺卡氏菌诱变得到的非活性突变株,经共合成方法由6株非活性突变株配成8对有共合成能力的生化互补菌株,并证明互补菌株共合成产生力复霉素并不是由于酶的作用,而是由于一株非活性突变株产生一种力复霉素合成途径的中间产物,经另一非活性突变株转化为力复霉素。前者为供体菌,后者为受体菌或转化菌,供体菌在力复霉素生物合成途径上经突变而引起的阻断部位必然在受体菌的后面。 五株突变株生化互补的产物具有生物活性,并经紫外和可见光吸收光谱的测定,证明是属于力复霉素一类环桥抗菌素。     

甘油对利福霉素SV生物合成的影响

利福霉素SV脂肪链桥部分的合成是以乙酸单位（由丙二酰CoA提供）和丙酸单位（由甲基丙二酰CoA提供）为延伸单元经过缩合、环化和后修饰而形成的,一些短链碳前体对二碳或三碳延伸单位的合成具有调节作用。研究发现添加一定量的甘油对利福霉素SV的生成具有明显的促进作用,其最适添加量为3％,添加时间以72h为宜,并且分批补加效果更好,最高提高效价21％以上。有机酸分析结果显示,甘油的加入导致乙酸和琥珀酸在胞外积累的增加,促进了EMP和TCA代谢途径,有利于利福霉素SV合成前体的积累。     

芳香途径终产物和中间体对力复霉素SV生物合成的调节作用

本文报道了芳香化合物对力复霉素生物合成和芳香途径开始的DAHP合成酶活力的调节作用。首先,洗涤菌体实验结果指出,色氨酸对力复霉素sV合成有明显抑制,苯丙氨酸和酪氨酸本身作用不明显。其次,酶活力测定结果表明,色氨酸抑制力复霉素生物合成是由于它对DAHP合成酶的反馈抑制;同时,在无细胞抽出液中酪氨酸和苯丙氨酸对色氨酸抑制也显示了协同作用。此外,力复霉素芳香前体(C7N)的结构类似物对氨基苯甲酸和对羟基苯甲酸对抗生素合成也有影响,主要影响c,N的生物合成。     

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。     

地中海诺卡氏菌(Nocardia mediterranei)突变株的生化互补和力复霉素生物合成途径的研究——Ⅱ.力复霉素的生化互补图

用琼脂块转化的交叉互补方法以及液体共合成的初筛和复筛,将69株力复霉素产生菌,地中海诺卡氏菌的非活性突变株(rjf~-)分为五个类群,即类群Ⅰ至类群Ⅴ。根据供体菌与受体菌生化互补共合成力复霉素的特性,初步制出了力复霉素的生化互补图,为提取和研究力复霉素生物合成的中间产物,阐明力复霉素的生物合成途径打下了基础。     

甘油对利福霉素SV生物合成的影响*

利福霉素SV脂肪链桥部分的合成是以乙酸单位(由丙二酰CoA提供)和丙酸单位(由甲基丙二酰CoA提供)为延伸单元经过缩合、环化和后修饰而形成的,一些短链碳前体对二碳或三碳延伸单位的合成具有调节作用。研究发现添加一定量的甘油对利福霉素SV的生成具有明显的促进作用,其最适添加量为3%,添加时间以72h为宜,并且分批补加效果更好,最高提高效价21%以上。有机酸分析结果显示,甘油的加入导致乙酸和琥珀酸在胞外积累的增加,促进了EMP和TCA代谢途径,有利于利福霉素SV合成前体的积累。     

力复霉素生物合成中N标记化合物参人的研究

使用稳定同位素15N标记化合物示踪方法,研究力复霉素分子中氮原于代谢途径。结果证明：硝酸钾(K15NO3)加入到rifl突变株,在有机培养基发酵中能促进力复霉素的中间体A32的生物合成,而且15N标记也参入到A32分子中。应用以15N标记谷氨酰胺为前体,证明酰胺氮原子是rifl突变株产物A32分子中氮原子的供体。15N标记A32,不论在高产菌株,还是无活力突变株经共合成,都能参入到力复霉素分子中。通过上述实验,阐明力复霉素氮原子的参入途径为K15NO3→→15NH3→谷氨酰胺-CO15NH2→→HA32-15NH2→→→力复霉素-15NH。     

庆丰霉素的研究 Ⅵ.庆丰霉素的深层发酵

本研究的目的是探索庆丰霉素深层发酵的适宜条件。结果指出:庆丰霉素深层发酵的最适培养基成份为:玉米淀粉4％,糊精0.3％,黄豆饼粉2.0％,花生饼粉2.5％,硝酸钾0.2％,氯化钠0.3％,碳酸钙0.4％。适量的花生饼粉和硝酸钾对庆丰霉素的产生均有明显的促进作用,最适发酵温度为33℃。用庆丰链霉菌M15菌株进行摇瓶及发酵罐发酵,庆丰霉素的效价均达4500～5000微克/毫升。 铁对庆丰霉素产生有抑制作用,培养基中加入葡萄糖表现出葡萄糖效应。 对花生饼粉及硝酸钾促进庆丰霉素合成和铁及葡萄糖抑制庆丰霉素合成的可能作用机理进行了讨论。     

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．     

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。     

力复霉素前体甲基丙二酰CoA合成途径的研究

力复霉素合成的碳前体之一(2R)—甲基丙二酰CoA至少可以有三条酶学合成途径。三条途径中的关键酶分别为甲基丙二酰CoA转羧基酶、丙二酰CoA羧化酶、甲基丙二酰CoA变位酶和甲基丙二酰CoA消旋酶。通过比较各个酶活性的时间进程和力复霉素合成时间的相关性,以及各个酶的底物亲合力,对它们在地中海拟无枝酸菌(Amycolatopsis mediterranei)甲基丙二酰CoA合成中的贡献作了排序,发现甲基丙二酰CoA变位酶途径是主要负责酶系。但是各个途径的贡献排序并不是固定不变的,能受到环境因素的调控,丙酸盐的加入将抑制甲基丙二酰CoA变位酶活力,而使得甲基丙二酰CoA转羧基酶成为主要酶系。甲基丙二酰CoA合成途径的多样性有助于细胞对环境变化的灵活反应。此外,对各个酶的调控特性也进行了研究。     

微波对阿维拉霉素产生菌诱变效应的研究

阿维拉霉素产生菌SV微波诱变效应的研究发现：菌株SV对微波敏感（微波处理60s,SV菌株存活率低于10％）,菌落形态变化大。微波诱变处理最佳作用方式为培养皿不加盖、快速冰上冷却,最佳处理时间为50s（其正突变率25．3％）。通过微波诱变处理、阿维拉霉素推理筛选,最终获得一株稳定性良好,阿维拉霉素产量达到21．5mg／L,较出发菌株提高119．4％的突变株SV-15。     

S-丙二酰转移酶基因失活对地中海拟无枝酸菌产利福霉素的影响

为提高利福霉素的产量,构建了S-丙二酰转移酶基因失活的地中海拟无枝酸菌。利用融合PCR构建S-丙二酰转移酶基因的同源重组载体,通过电击转化导入到地中海拟无枝酸菌中,使之发生同源重组,以安普霉素为标记,筛选了S-丙二酰转移酶基因失活菌株,并对比了突变菌株与原始菌株的利福霉素SV产量。成功构建了S-丙二酰转移酶基因的同源重组载体,获得了地中海拟无枝酸菌突变株A.mediterranei △fab D,失活菌株的利福霉素SV产量为168.08 mg/L,比原始菌提高了9.94%。S-丙二酰转移酶基因的失活,弱化了突变菌株脂肪酸的合成,强化了利福霉素的合成。     

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。