圈卷产色链霉菌lon基因的克隆及酶切分析

圈卷产色链霉菌是从我国东北土壤中筛选的一株Nkkomycin产生菌。在固体基本培养基上具有典型的链霉菌发育分化特征。经诱变得到不产孢子的白色突变株和不能形成气生菌丝的光秃型突变株。部分白色突变株和全部光秃型突变株在形态分化受阻的同时,也失去了产生Nikkomycin的能力。表明在圈卷产色链霉菌中,参与形态分化的基因与抗生素生物合成基因可能密切相关。     

圈卷产色链霉菌分化及其特性的研究

链霉菌分化的分子生物学研究是一个饶有兴趣并富有挑战性的世界前沿研究课题.在原核生物的分化研究中,主要以枯草杆菌(Bacillus subtilis)作为模式系统,但枯草杆菌的生命周期尤其是分化过程远比链霉菌简单,不象链霉菌有基质菌丝、气生菌丝、菌丝螺旋和孢子分隔那样的发育分化过程[1].在真核生物中也有分化研究的报道,如构巢曲霉、酵母等.由于真核生物的基因结构比原核生物复杂得多,弄清分化中基因调控的关系就更加困难.因此,选用链霉菌作分化研究的材料有其独一无二的优越性.国际上有关链霉菌的分子生物学研究,近年来主要以链霉菌的抗生素生物合成基因和链霉菌的分化基因两个大的方面作为研究的热点和主攻方向,并展开了一些开拓性的研究.     

圈卷产色链霉菌分化相关基因——saw1的结构和功能

用双脱氧链终止法进行了分化基因——saw1的双链测序.结果表明在1500bp的DNA片段中有一个完整的开读框架(ORF),其编码区是在419bp至1252bp处.其产物与已知的天蓝色链霉菌whiG的氨基酸序列有89%的同源性.当把1500bp的saw1DNA片段插入到链霉菌表达质粒载体pIJ702后,构建的重组质粒转化天蓝色链霉菌孢子形成缺陷突变株C71,可使C71形成孢子和灰色色素.用基因破坏的策略进一步研究了该基因的生物学功能,结果表明saw1在圈卷产色链霉菌气生菌丝到孢子形成的发育转变中有重要作用,是分化中控制孢子发育起始的一个重要基因.     

圈卷产色链霉菌分化早期基因——samfR的研究

以链霉菌发育调控启动子PTH4 直接控制的下游部分基因片段为探针 ,在圈卷产色链霉菌中克隆到 1个 4.6kb的DNA片段 ,该片段除含有sawD基因外 ,其中1 .4kb的PvuⅡDNA片段对圈卷产色链霉菌的分化有促进作用 .序列分析及同源性比较表明 ,开放阅读框架 (ORF)由 6 39个核苷酸组成 ,编码 2 1 3个氨基酸的蛋白 ,该蛋白与红球菌 (Rhodococcusgloberulus) 3-羟苯丙基丙酸 ( 3HPP)代谢合成的调控基因hppR所编码的蛋白有 36 %的氨基酸完全相同和 5 2 %的氨基酸类似 ,该基因称之为samfR基因 .基因功能研究表明 ,samfR基因的破坏使圈卷产色链霉菌不能形成气生菌丝和孢子 ,而发育分化停止在基质菌丝阶段 ,出现光秃型的表型 .     

圈卷产色链霉菌分化基因sawB的结构与功能

以Sau3AI部分酶切野生型圈卷产色链霉菌7100(Streptomyces ansochromogenes 7100)染色体DNA,回收3～6 kb的DNA片段,插入到链霉菌表达载体pIJ702的BglⅡ位点,转化圈卷产色链霉菌白色突变株W19,得到了近3 000个转化子,从中筛选到了两个具有硫链丝菌素抗性和野生型灰色表型的转化子.进行了质粒提取和酶切分析,两个重组质粒分别命名为pNL-1和pNL-2(分别含有约5.2和5.8 kb的外源片段).通过亚克隆及突变株互补实验,将互补W19的基因定位在了1.25 kb的Pst Ⅰ-Apa Ⅰ片段上.DNA序列分析结果表明,该DNA片段中含有一个完整的可读框(ORF1),编码一个由295个氨基酸组成的蛋白质,该基因命名为sawB.利用Blast程序在蛋白数据库中比较发现,SawB与天蓝色链霉菌的一个转录调控蛋白WhiH具有81%的一致性.利用基因破坏策略研究了sawB的功能,结果发现,野生型菌株的sawB基因破坏后,丧失了孢子形成能力,由灰色表型转变为白色表型.显微镜下观察sawB突变株的气生菌丝长而直,顶部略有波浪形卷曲,螺旋程度有所下降.由此可知,sawB是与圈卷产色链霉菌形态分化有关的一个重要基因,它与菌丝螺旋及孢子形成直接相关.sawB的异源表达分析表明,sawB可互补天蓝色链霉菌whiH突变株C119,使之恢复到野生型表型,产生紧密螺旋及丰富的灰色孢子.     

圈卷产色链霉菌分化相关基因samR调控的初步研究

在野生型的圈卷产色链霉菌中,增加单个或多个拷贝数的samR,观察该基因对野生株表型和形态的影响。结果表明,samR的拷贝数的增加会使孢子形成提前,但是增加单拷贝的菌株与增加多拷贝的菌株所表现的增效作用相同。在大肠杆菌中对samR进行了GST融合表达和纯化,通过凝胶阻滞实验证明,SamR蛋白可与其上游的调控区特异性结合。由此推测samR是一个自调控基因。     

圈卷产色链霉菌7100分化相关基因——sawE的结构与功能

以天蓝色链霉菌的whiB基因为探针,从圈卷产色链霉菌7100的总DNA部分文库中克隆了含有whiB同源序列的28kb DNA片段,并对其中的14kb片段进行了序列测定。序列分析表明,该片段含有一个完整的开放阅读框—sawE。预测的蛋白质结构及同源性分析显示,sawE与天蓝色链霉菌孢子形成早期的关键基因whiB高度同源,编码产物为一个调控蛋白。sawE的破坏使圈卷产色链霉菌7100的分化终止在气生菌丝阶段,在延长培养时间的情况下仍保持白色的表型,菌丝不能分隔,不能形成成熟的灰色孢子,结果表明sawE基因是一个与圈卷产色链霉菌分化有关的重要基因。     

圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成基因sanK的克隆及功能研究

利用染色体步移策略,以尼可霉素生物合成相关的基因片段为探针,从圈卷产色链霉菌中克隆到了一个大约10kb的DNA片段。对其中1.8kb的PvuII-SacII片段进行了序列分析,结果表明：此片段中含有一个具有1170个核苷酸的完整开放阅读框,起始密码子为447位的ATG,终止密码子为1614位的TGA,推测其编码一个389个氨基酸的蛋白质产物。利用BLASTX程序进行的分析揭示,此基因编码一个肌氨酸单体氧化酶。基因功能研究结果表明,此基因与圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成直接相关,命名为sanK。     

圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成基因-sanK的克隆及功能研究

利用染色体步移策略,以尼可霉素生物合成相关的基因片段为探针,从圈卷产色链霉菌中克隆到了一个大约１０ｋｂ的ＤＮＡ片段。对其中１．８ｋｂ的ＰｖｕⅡ－ＳａｃⅡ片段进行了序列分析,结果表明：此片段中含有一个具有１１７０个核苷酸的完整开放阅读框,起始密码子为４４７位的ＡＴＧ,终止密码子为１６１４位的ＴＧＡ,推测其编码一个３８９个氨基酸的蛋白质产物。利用ＢＬＡＳＴＸ程序进行了分析揭示,此基因编码一个肌氨酸单体     

与圈卷产色链霉菌分化有关的一个新基因—sawD的研究

距链霉菌发育分化控制启动子 Ｐ Ｔ Ｈ４ 直接控制的下游基因 ｐｒｏ Ｘ 间隔２４ 个碱基处存在一个部分开放阅读框 （ Ｏ Ｒ Ｆ） , 根据序列分析推测为丝氨酸蛋白酶的一部分。以此部分 Ｄ Ｎ Ａ 序列为探针, 在构建的圈卷产色链霉菌７１００ 的 Ｄ Ｎ Ａ 文库中克隆到一个与链霉菌发育和分化有关的新基因, 称之为ｓａ ｗ Ｄ。序列测定及分析结果表明, 在１３２０ｂｐ 的 Ｄ Ｎ Ａ 序列中有一个完整的开放阅读框 （ Ｏ Ｒ Ｆ） , 翻译起始位点为２１０ 位碱基处的 Ｇ Ｔ Ｇ, 终止密码子 Ｔ Ｇ Ａ 位于序列的９９９ 位碱基处。在距翻译起始位点 Ｇ Ｔ Ｇ 上游４ 个碱基间隔处有典型的核糖体结合位点区域 Ｇ Ａ Ｇ Ｇ Ｇ Ａ。在计算机蛋白文库中进行了同源性比较研究, 结果表明２６３个氨基酸的蛋白产物与 Ｃａｕｌｏｂａｃｔｅｒ ｃｒｅｓｃｅｎｔｕｓ 的依赖于 Ａ Ｔ Ｐ 的丝氨酸蛋白酶有４４７ ％ 的同源性, 其中存在功能活性区的丝氨酸保守位点 （ Ｇ Ｐ Ｓ Ａ Ｇ） 。基因功能研究表明, ｓａｗ Ｄ 在圈卷产色链霉菌发育分化中与气生菌丝分隔和色素的合成有关。该基因被阻断或破坏后, 使野生型圈卷产色链霉菌的分化停止在气生菌丝阶段, 不能形成具有灰色色素的孢子, 而出现白色     

Tn4560在圈卷产色链霉菌中的转座及其在尼可霉素生物合成相关基因克隆中的应用

采用常规转化方法用来自天蓝色链霉菌J1 5 0 1的质粒pUC1 1 6 9(pMT6 6 0∷Tn45 5 6∷vph)多次转化尼可霉素产生菌圈卷产色链霉菌野生型 71 0 0的原生质体 ,均未得到转化子。采用限制性热衰减法于 5 0℃ ,3 0min溶菌制备 71 0 0的原生质体 ,获得了转化子 ,但转化频率极低 ,只有 0 4个转化子 μgDNA。用来自 71 0 0的pUC1 1 6 9再转化不含pUC1 1 6 9的 71 0 0原生质体 ,转化频率提高 1 0 3 ～ 1 0 4 倍。于 3 9℃ ,MM Vio条件下培养携带有pUC1 1 6 9的 71 0 0孢子 ,Tn45 6 0发生转座 ,筛选到 40 6 8个转座菌落 ,并从中得到 8株尼可霉素阻断突变株 ;对这 8株突变株的总DNA进行Southern杂交分析表明 ,Tn45 6 0至少在 4个不同的位点插入到 71 0 0的染色体上。用实验室已获得的与尼可霉素生物合成有关的 3 0kbDNA片段为探针和经不同酶切的 8株突变株的总DNA进行Southern杂交 ,结果表明 ,除阻断突变株Nik5有杂交信号且杂交信号大小均同野生型…     

圈卷产色链霉菌硝基烷类氧化酶的分离纯化及酶学性质

圈卷产色链霉菌硝基烷类氧化酶基因naoA在大肠杆菌中获得了成功表达,从含有重组质粒pNA101(pET23b∷naoA)的工程菌株BL21(DE3)中分离纯化了硝基烷类氧化酶,SDSPAGE检测为均一。对纯酶进行了酶学性质及动力学研究。底物为1硝基丙烷、2硝基丙烷和硝基乙烷时,在04mol/L的磷酸缓冲液中,酶的最适反应pH值为7～8,最适反应温度为48℃～56℃。室温保存6d后,酶的活性保持了43.3%,但对60℃以上的高温敏感。硫醇化合物如巯基乙醇、还原型谷胱甘肽不同程度地抑制酶活性,特别是NADH,其浓度为1mmol/L时,酶活性几乎全部丧失。以1硝基丙烷为底物时,NaoA的Km为357mmol/L,Vmax为0199μmol/(μg.min)。     

Cloning and sequencing analysis of Trp1 gene of Flammulina velutipes

The genomic TRP1 gene from basidiomycete Flammulina velutipes was cloned by complementation of yeast Saccharomyces cerevisiae trp1 mutation. Sequencing analysis revealed that the TRP1 gene encoded a single protein consisting of three catalytic functional domains; glutamine amidotransferase, indole-3-glycerol phosphate synthase ) and N-(5'-phosphoribosyl) anthranilate isomerase, in order of NH2-glutamine amidotransferase-indole-3-glycerol phosphate synthase N-(5'-phosphoribosyl) anthranilate isomerase-COOH. The coding sequence of the TRP1 gene was interrupted by a single intron of 48 bases, the position and flanking sequences of which were highly homologous to those of basidiomycete Phanerochaete chrysosporium trpC.     

Structure and function ofsawB, a gene involved in differentiation ofStreptomyces ansochromogenes

A partial DNA library of Streptomyces ansochromogenes 7100 was constructed by using plasmid plJ702 as vector and white mutant W19 as recipient. About 3 000 clones were obtained, two of which gave rise to the grey phenotype as wild type 7100. The plasmids were isolated from two transformants. The result indicated that the 5.2 kb and 5.8 kb DNA fragments were inserted into plJ702. The resulting recombinant plasmids were designated as pNL-1 and pNL-2 respectively. The 1.25 kb Pstl l-Apa l DNA fragment from pNL-1 was recognized as its complementarity to W19 strain. The nucleotide sequence of the 3.0 kb Pst I DNA fragment including 1.25 kb was determined and analyzed. The result indicated that this DNA fragment contains one complete open reading frame (ORF1) which encodes a protein with 295 amino acid residues, and this gene was designated as sawB. The deduced protein has 81% amino acid identities in comparison with that encoded by whiH in Streptomyces coelicolor. The function of sawB gene was studied by usi     

A novel Streptomyces gene, samR, with different effects on differentiation of Streptomyces ansochromogenes and Streptomyces coelicolor

A 1.4-kb DNA fragment from Streptomyces ansochromogenes accelerated mycelium formation of S. ansochromogenes when present on a multicopy plasmid. The DNA fragment contains one complete open reading frame, designated samR, encoding a protein with 213 amino acids that contains a likely DNA-binding helix-turn-helix motif close to its N-terminus. The deduced SamR protein resembles the product of the hppR gene, which is involved in the regulation of catabolism of 3-(3-hydroxyphenyl) propionate in Rhodococcus globerulus. A samR disruption mutant was constructed that presented a bald phenotype and failed to form aerial hyphae and spores. We suggest that samR plays an important role in the emergence of aerial hyphae from substrate mycelium. An almost identical gene of Streptomyces coelicolor was also subjected to gene disruption. Surprisingly, the mutant was able to develop an aerial mycelium, but it remained white and deficient in sporulation instead of forming gray spores.     

Cloning and characterization of the carbapenem biosynthetic genes from Streptomyces fulvoviridis

Carbapenem non-producing mutants were isolated from Streptomyces fulvoviridis and divided into six cosynthesis groups. By using one of the mutants as the host and plasmid pIJ385 as the vector, we cloned carbapenem biosynthetic genes from the parental S. fulvoviridis strain. A cloned 6-kb DNA fragment complemented the defects of three mutants each of which had a mutation in different genes. Southern blot hybridization using the cloned 6-kb fragment as probe showed the presence of the nucleotide sequences homologous to the probe in other carbapenem-producing Streptomyces spp. In addition, Streptomyces griseus, a carbapenem non-producer, possessed the sequence homologous to the probe and showed co-synthesis phenomena with some of the carbapenem non-producing mutants of S. fulvoviridis.