链霉菌形态分化与次级代谢产物合成的研究进展

链霉菌是一类具有复杂的形态分化周期和强大的次级代谢能力的高GC含量的放线菌,能够利用其初级代谢产生的前体化合物和能量,合成多种结构复杂、功能多样的具有生物活性的次级代谢产物,在农业、食品、畜牧业、工业以及医药研究等领域都具有重要的价值。在链霉菌的形态分化后期常常伴随着次级代谢产物的生物合成,并且两者都受到复杂的网络调控;同时链霉菌的形态对次级代谢产物的产量和种类造成很大影响。对链霉菌生长周期的全面理解将加深对链霉菌形态分化与次级代谢产物合成关系的认识。本文将对链霉菌的形态分化过程、形态分化和抗生素合成两者共同的调控因子以及链霉菌形态与抗生素产量之间的关系进行综述,这将有助于理解抗生素的合成过程,也将会在缩短发酵周期、构建高产工程菌株、新型杀菌剂的研发以及新型抗生素的合成等方面给予我们启发。     

海洋链霉菌次级代谢产物研究进展

链霉菌作为最高等的放线菌,广泛分布于多种生态环境中,具有复杂而独特的形态分化周期和强大的次级代谢能力。链霉菌的次级代谢产物具有抗感染、抗肿瘤、抗炎抗氧化、免疫调节等生物活性,是天然活性产物的主要来源之一。近年来随着对海洋资源的开发,许多新型的海洋链霉菌及其丰富的次级代谢产物被发现。从海洋链霉菌的生物活性物质、育种和发酵培养3个方面综述了海洋链霉菌次级代谢产物的研究进展,以期为缩短海洋链霉菌的发酵周期,提高次级代谢产物产量活性以及开发新型的海洋药物等提供参考和借鉴。     

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。     

链霉菌次级代谢产物高产菌株的构建策略

随着基因测序技术的发展,人类获得了大量有关链霉菌次级代谢产物合成基因簇的信息,通过合理的构建策略可以激活其中的隐性基因簇或提高基因簇的表达水平,从而获得新的链霉菌次级代谢产物,或显著提高已知次级代谢产物的发酵水平。从基因表达调控、转座子突变、合成生物学方法、组学方法等四个方面,综述了提高链霉菌次级代谢产物产量的构建策略及其研究进展。     

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。     

合成生物学在链霉菌次级代谢产物研发中的应用

链霉菌是革兰氏阳性丝状细菌,其次级代谢产物具有抗感染、抗虫、抗肿瘤、免疫调节等生理活性,在医药、食品和农业领域具有重要应用价值。链霉菌的遗传操作技术是发现和改良新次级代谢产物的基础,近年来合成生物学的兴起为链霉菌的研发提供了全新的视角。综述了合成生物学在链霉菌次级产物生物合成基因簇克隆与组装、底盘细胞设计与改造、调节两者适配性方面的应用进展。     

链霉菌KIB-H1556次级代谢产物抗植物真菌活性研究

对曼陀罗(Datura stramonium L.)根际链霉菌Streptomyces sp.KIB-H1556的次级代谢产物进行研究,利用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和半制备HPLC等分离手段对其发酵产物进行分离纯化,采用MS和NMR等波谱学手段并结合文献数据鉴定了3个单体化合物的结构,分别为:Bafilomycin D(1)、Bafilomycin B1(2)和Bafilomycin B2(3)。初步抗植物病原真菌活性筛选发现化合物2和3具有广谱抗真菌活性,尤其对玉米病原真菌的抑制活性显著,可作为玉米病原真菌病害的潜在生物防治剂。     

丝状真菌次级代谢产物的功能与合成调控研究进展

真菌是具有高度多样性的微生物资源,其产生的次级代谢产物具有很多重要的作用,如紫外线防护,自身发育以及防御外部侵害,而这些次级代谢产物的生物合成需要多个基因参与调控。本文主要综述了真菌次级代谢产物的药用价值,在真菌发育过程中的生态功能以及合成调控机制。     

非定向激活沉默基因簇挖掘链霉菌活性次级代谢产物研究进展

链霉菌(Streptomyces spp.)是活性次级代谢产物的主要生产菌,在发现结构新颖化合物上具有重大潜力。随着对链霉菌基因组数据的深入分析,发现大量产次级代谢产物合成基因簇处于沉默状态,因此利用非定向和定向策略激活链霉菌中沉默基因簇、挖掘结构新颖化合物成为当前的主要手段。本文主要综述了培养基组成改变或培养条件优化、共培养、添加化学激发子及全局性调控等非定向策略在挖掘链霉菌次级代谢产物中的应用以及取得的进展,以期为链霉菌次级代谢产物高效开发提供参考。     

植物次生代谢物途径及其研究进展

植物次生代谢是植物在长期进化过程中与环境相互作用的结果,由初生代谢派生。萜类、生物碱类、苯丙烷类为植物次生代谢物的主要类型,其代谢途径多以代谢频道形式存在,具有种属、生长发育期等特异性。从植物次生代谢物的分类、代谢途径及代谢调控基因工程等方面展开论述,重点介绍了次生代谢物的生物合成途径,以及利用基因工程等技术对植物次生代谢途径进行遗传改良等方面的研究进展,为全面认识植物代谢网络、合理定位次生代谢及其关键酶、促进野生植物资源可持续利用等提供理论依据。     

海洋沉积物来源链霉菌属次生代谢产物及其生物活性研究进展

海洋沉积物是营养较为丰富的微生物栖息地,近年来从海洋沉积物中分离培养出了大量海洋链霉菌,从中还发现了一些新的属种。人们已从海洋沉积物来源链霉菌属中发现了许多具有药用价值的活性化合物,有力推动了海洋天然产物化学的发展,并为新药研发提供基础。本文就海洋沉积物来源链霉菌属次生代谢产物的结构类型及其生物活性进行简要综述。     

薄层层析指导下的嗜碱放线菌菌株YIMGQ-14次生代谢产物研究

在微生物资源的开发研究过程中,利用TLC方法,配合TLC数据库的检索,对嗜碱放线菌菌株YIMGQ14的次生代谢产物进行了研究。并从中分离纯化出两个具有生物活性的专利化合物“Umycin C”和“Umycin B”。结果证明：相对于常规的生物活性筛选,TLC法在微生物次生代谢产物研究中具有快速、简便、经济的特点,适合于小量常规筛选的目的。通过进一步对相关的TLC数据库进行构建和补充,将能极大地改善该方法的使用效率。     

建立金线莲原球茎悬浮体系生产次生代谢产物

研究植物激素浓度和培养周期对金线莲原球茎悬浮培养生长及其代谢产物积累的影响,以增加金线莲悬浮培养的生长量,提高次生代谢产物的生产。结果表明,MS培养基添加S-3307 1.0mg/L,6-BA0.5mg/L和3%的蔗糖适合总生物量的生长(214.45g/L,FW和18.23g/L DW)。而MS培养基添加S-3307 1.0mg/L,6-BA 3.0mg/L和5%的蔗糖,总黄酮,总酚和多糖的干重(5.43mg/g,2.87mg/g和243.23mg/g)达到最大化。研究原球茎悬浮培养过程,发现经过7个星期培养就能获得最大的生物质总量(225.98 g/L的FW和18.53 g/L的DW)、总黄酮干重(5.09mg/g)和总酚干重(2.04mg/g),而多糖生产达到其峰值(229.36mg/g干重)是在培养后5个星期。     

盐胁迫对杠柳幼苗中次生代谢产物积累的影响

摘要 为了探索盐胁迫对杠柳幼苗生长及次生代谢物的影响,初步了解杠柳盐耐受范围及盐胁迫对杠柳次生代谢产物的诱导作用。本试验以培养30 d的杠柳实生苗为材料,测定不同盐浓度（0（CK）、0.2 %、0.5 %、1.0 %、2.0 %）处理后,杠柳幼苗的生物量及总甾体成分、强心苷类成分（杠柳毒苷、杠柳次苷及杠柳苷元）、4-甲氧基水杨醛含量的变化特征。结果表明,杠柳幼苗在中低盐浓度盐胁迫下生长良好,且地上部分干鲜重及地下部分干重均有不同程度的增加,其干湿比也均随盐胁迫程度的增加逐渐升高;植株体内的主要有效成分如总甾体、强心苷类的含量在中等盐胁迫浓度作用下呈现明显上升趋势,而4-甲氧基水杨醛则在高盐胁迫下含量显著增加。研究发现,杠柳具有较高的耐盐性,且一定范围内的盐胁迫可显著提高杠柳幼苗根茎中主要药效成分含量。     

培养基成分对杜仲愈伤组织生长及次生代谢产物含量的影响

以Bs＋0．5mg／L NAA＋0．5mg／L BA为基本培养基,研究了B5培养基中8种主要无机盐浓度对杜仲愈伤组织生长及绿原酸和总黄酮两种次生代谢产物含量的影响。结果表明：在1000～5000mg／L范围内增加培养基中KNO3的含量有利于愈伤组织生长,B5培养基中当KNO3的浓度达到2／3时,绿原酸和总黄酮含量及产量最高;(NH4)2SO4以4／3原浓度时对愈伤组织生长量、总黄酮含量及产量最高,对绿原酸的含量则是其为原浓度的1／3时最高;MgSO4以2／3浓度对生长量及1／3浓度对绿原酸、总黄酮积累最高;NaH2PO4、CaCl2和MnSO4以原浓度的愈伤组织生长和次生代谢产物合成最好;ZnSO4和FeSO4的原浓度愈伤组织的生长量最大,而1／3浓度的绿原酸和总黄酮含量最高。     

水稻内生真菌Fusarium moniliform ZSU-1次级代谢产物研究

为了探索内生镰刀菌对稻田病害生物防治的物质基础,对一株来自健康水稻茎部的串珠镰刀菌Fuscrium moniliform ZSU-1进行发酵培养,用色谱技术分别对其菌体提取物、发酵液提取物进行活性次级代谢产物分离,得到4个化合物,通过1D、2D NMR、质谱等波谱分析,分别鉴定为镰刀菌酸(1)、镰刀菌酸·脱氢镰刀菌酸缔合物(1:1)(2)、白僵菌素(3)和甘露醇(4).鉴于镰刀菌酸、镰刀菌酸·脱氢镰刀菌酸缔合物(1:1)有较强的抗菌活性,推测这两个化合物对稻田病害生物防治可能有一定的意义.     

Mutational analysis of dimeric linkers in peri- and cytoplasmic domains of histidine kinase DctB reveals their functional roles in signal transduction

Membrane-associated histidine kinases (HKs) in two-component systems respond to environmental stimuli by autophosphorylation and phospho-transfer. HK typically contains a periplasmic sensor domain that regulates the cytoplasmic kinase domain through a conserved cytoplasmic linker. How signal is transduced from the ligand-binding site across the membrane barrier remains unclear. Here, we analyse two linker regions of a typical HK, DctB. One region connects the first transmembrane helix with the periplasmic Per-ARNT-Sim domains, while the other one connects the second transmembrane helix with the cytoplasmic kinase domains. We identify a leucine residue in the first linker region to be essential for the signal transduction and for maintaining the delicate balance of the dimeric interface, which is key to its activities. We also show that the other linker, belonging to the S-helix coiled-coil family, plays essential roles in signal transduction inside the cell. Furthermore, by combining mutations with opposing activities in the two regions, we show that these two signalling transduction elements are integrated to produce a combined effect on the final activity of DctB.     

葡萄球菌呼吸相关双组分系统SrrAB研究进展

葡萄球菌呼吸相关双组分系统SrrAB能感应外界O2浓度,并将信号传至胞内,调控下游基因的转录,以应对外界环境的变化。有研究表明,金黄色葡萄球菌SrrAB在有氧条件下促进毒力因子的表达,抑制生物膜的形成;在厌氧条件下抑制毒力因子的表达,促进生物膜的形成。另外,在有氧及厌氧条件下,金黄色葡萄球菌SrrAB调控生长代谢的途径也不一致。表皮葡萄球菌中也存在类似的双组分系统SrrAB,且与金黄色葡萄球菌SrrAB具有较高同源性,但目前尚不清楚两者在生长代谢及毒力调控方面的异同。结合课题组研究工作,简要综述葡萄球菌SrrAB的调控机制,着重比较其在有氧及厌氧条件下的调控差异,这对临床诊治葡萄球菌引起的感染具有一定的借鉴意义。