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。     

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。     

链霉菌次生代谢中双因子调控系统的研究进展

链霉菌次生代谢产物的生物合成受到严格和复杂的调控,而双因子调控系统是其中重要的一类调控因子,在链霉菌中广泛存在,且存在作用方式的多样性和作用机制的复杂性。就近些年研究较多的参与链霉菌次生代谢的两类双因子调控系统(真核型和原核型)的研究状况做了综述,重点阐明其作用机制,并对其研究趋势以及在药物代谢工程中的应用前景进行了展望。     

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。     

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。     

链霉菌次级代谢物及其应用研究进展

链霉菌作为一种普遍存在于土壤中的微生物资源,因其能产生新药用抗生素等一些天然活性物质,具有巨大的商业和医用开发价值。主要从抗生素、酶类和其他成分3个方面综述了近年来从陆地、海洋和一些极端环境等生境中分离出的链霉菌及其所产生次级代谢产物的新的类型,并对这些新型代谢产物在农业、医药和环境修复等不同领域潜在应用前景进行总结。     

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...     

Synthesis of chitinase in Streptomyces thermoviolaceus is regulated by a two-component sensor-regulator system

The chiS and chiR genes located upstream of the chitinase locus (chi40) on the chromosome of Streptomyces thermoviolaceus OPC-520 were cloned and sequenced. The deduced amino acid sequences revealed that ChiS (390 amino acids, 40.9 kDa) and ChiR (213 amino acids, 22 kDa) show significant sequence similarities to histidine kinases and response regulators, respectively, of typical prokaryotic two-component regulatory systems. The extracellular chitinase activity of Streptomyces lividans 66 (pTSR2 (bearing chiS, chiR and chi40)) was significantly enhanced by a high dosage of the chiS and chiR genes.     

Streptomyces genes involved in aerial mycelium formation

Abstract Cloning of genes as suppressors of the aerial mycelium-defective phenotype of Streptomyces griseus HH1 resulting from A-factor-deficiency has led to the identification of several genes, including amfR, amfAlamfB, amfC , and orf1590 . These genes are involved in aerial mycelium formation independent of secondary metabolic function. Among these, AmfR which belongs to the family of response regulators of two-component regulatory systems and AmfA/AmfB similar to ATP-dependent membrane translocators are analogous to the multicomponent phosphorelay and the Spo0K system, respectively, both of which are required for the initiation of sporulation in Bacillus subtilis . Involvement of a protein serine/threonine kinase in aerial mycelium formation is also suggested, because the Streptomyces coelicolor A3(2) afsK gene encoding a 'eukaryotic'-type protein kinase reverses the aerial mycelium-defective phenotype of strain HH1, independent of secondary metabolic function.     

洛蒙德链霉菌S015中cutR/cutS双组分调控系统对洛蒙真菌素合成的调控

【背景】cutR/cutS双组分调控系统在链霉菌次级代谢过程中起重要作用。【目的】通过同源重组的方法在野生型S015菌株中分别敲除cutR和cutS,构建单基因缺失突变株,研究cutR/cutS双组分调控系统对洛蒙真菌素合成的调控。【方法】对突变株及野生型菌株的发酵产物进行高效液相色谱法(Highperformanceliquidchromatography,HPLC)分析,通过qPCR测定基因表达量的变化。【结果】HPLC产物分析发现,S015Δcut R和S015Δcut S中洛蒙真菌素产量分别达到了128.1±26.4 mg/L和61.8±4.5 mg/L,分别为野生型S015产量的11.5倍和5.5倍。qPCR检测发现,S015ΔcutR突变株中lomo14、lomo10、lphzB、lphzC、lphzE和lphzG的表达量分别达到野生型的1 151.7±88.8、110.5±5.8、129.3±7.7、380.2±34.6、348.2±42.1和299.8±38.2倍;S015ΔcutS突变株中lomo14、lomo10、lphzB、lphzC、lphzE和lphzG的表达量分别达到野生型的4.3±0.5、2.2±0.2、9.3±0.9、10.3±0.6、20.7±1.5和20.4±0.8倍。【结论】cutR/cutS双组分调控系统在洛蒙德链霉菌的洛蒙真菌素合成过程中对其合成途径核心基因和侧链修饰基因的表达有抑制作用,从而抑制其合成。