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。     

人体肠道4 644株代表菌次级代谢产物生物合成基因簇挖掘与耐药及毒力基因分析

为了更好地从肠道微生物组中挖掘新的次级代谢产物、了解肠道微生物组编码的抗生素耐药基因和毒力因子情况,本研究基于4 644株人体肠道微生物代表菌的基因组序列,对其编码的次级代谢产物基因簇、抗生素耐药基因和毒力因子进行了预测分析。经antiSMASH预测分析发现,超过60%的代表菌编码至少1个次级代谢产物基因簇,并从8个未可培养菌中发现了8个潜在的新颖次级代谢产物基因簇。人体肠道中的次级代谢产物主要由梭菌纲（Clostridia）、芽孢杆菌纲（Bacilli）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、拟杆菌纲（Bacteroidia）、放线菌纲（Actinobacteria）和厚壁菌纲（Negativicutes）6类细菌编码的非核糖体多肽合成酶（nonribosomal peptide synthetase,NRPS）、细菌素、芳基多烯类化合物、萜烯、β-丙内酯、NRPS-样蛋白组成。经PathoFact预测分析发现,抗生素耐药基因和毒力因子在代表性菌株中分布广泛,但潜在病原菌编码频率更高。潜在病原菌中编码外膜蛋白、PapC N-端结构域、PapC C-端结构域、肽酶M16失活结构域等分泌型毒素和硝基还原酶家族、AcrB/AcrD/AcrF家族、PLD-样结构域、Cupin结构域、假定溶血素、S24-样肽酶、磷酸转移酶家族、内切核酸酶/外切核酸酶/磷酸酶家族、乙二醛酶/博莱霉素抗性等非分泌型毒素的频率较高。该研究将为进一步从肠道微生物组中挖掘新的微生物天然产物、了解肠道微生物的定殖与感染机制,为肠道微生物相关疾病提供靶向防治策略等奠定基础。     

农用抗生素筛选模型的发展概述

农用抗生素是指微生物产生的,可用于防治农业有害生物的次级代谢产物。随着筛选模型的贫乏,发现新型农用抗生素的难度越来越大,同时农用抗生素的研究应用与筛选模型密切相关,并随筛选模型的不断改进而向前推进。近年来,随着新技术特别是现代生物技术在微生物研究中的应用,从微生物中筛选新的农用抗生素的几率逐渐加大。主要对传统筛选模型、特定筛选模型以及高通量筛选模型进行了阐述,并对我国未来农用抗生素筛选模型的发展方向提出了预测。     

微生物核糖体工程研究进展

摘要：微生物获得特定类型的抗性突变,不仅反映了其核糖体或RNA多聚酶上相关靶位点结构的改变,也对突变菌株次级代谢产物（抗生素等）的生物合成能力产生深刻影响,因此筛选抗性突变株可作为微生物推理选育的途径之一。“核糖体工程”是利用微生物的各类抗性突变为筛选标记,高效获得次生代谢产物合成能力提高的突变株的推理育种新方法。本文综述了微生物“核糖体工程”的概念、各类突变的作用机理,并着重介绍组合抗性突变在提高出发菌株次级代谢产物产量方面的应用。     

天然产物产生菌自抗性中DNA损伤修复的研究进展

临床上使用的抗生素大多是由微生物次级代谢产生的天然产物及其衍生物,这类化合物可以抑制微生物的生长,具有显著的细胞毒性。产生菌在合成这些抗生素的同时,也需要通过多种自抗性机制来应对其对自身的毒害作用。本文总结了近年来DNA损伤修复途径参与的天然产物产生菌自抗性机制的研究进展,重点介绍了DNA损伤类抗生素产生菌中的碱基切除修复途径和类核苷酸切除修复途径等,并对目前DNA损伤修复抗性机制中存在的问题进行了讨论,同时对其潜在的应用进行了展望。     

ppGpp介导的抗生素胁迫应答机制研究进展

抗生素是由微生物在生长发育后期产生的次级代谢产物,具有杀死或抑制细菌生长的能力,因此被广泛应用于细菌感染的临床治疗。在长期的进化过程中,细菌采取多种方式应对环境中抗生素的威胁。除了广为人知的抗生素耐药性(resistance)之外,细菌还能对抗生素产生耐受性(tolerance)和持留性(persistence),严重影响抗生素的临床疗效。鸟苷四磷酸(guanosine tetraphosphate, ppGpp)和鸟苷五磷酸(guanosine pentaphosphate, pppGpp) (本文统称ppGpp)是细菌应对营养饥饿等不利环境时产生的"报警"信号分子,其能够在全局水平调控基因的表达,使细菌适应不利的环境。越来越多的研究表明,ppGpp与细菌应对抗生素胁迫密切相关。基于此,本文综述了细菌中ppGpp的合成与水解及其作用机制,并重点阐述了ppGpp介导抗生素胁迫应答的分子机制,以期为新型抗生素的开发提供新思路。     

抗生素生物合成基因簇克隆策略的研究进展

抗生素是一类具有多种生物活性的微生物次级代谢产物,自然界中60%以上的抗生素由放线菌所产生。克隆抗生素生物合成基因簇可为阐明其生物合成机制,结构改造,产量提高提供重要信息。在后基因组时代,新的抗生素基因簇克隆策略不断涌现,大大提高了微生物重要次级代谢产物生物合成基因簇的克隆效率,并缩短了抗生素的发现周期。本文综述了抗生素生物合成基因簇克隆策略的研究进展,包括近年来发展的后基因组的克隆策略。     

抗生素产生菌诱变育种的研究进展

一种抗生素能否产业化决定于抗生素产生菌菌种的产素水平。因而如何提高抗生素产生菌的产素水平成为抗生素研究工作者长期不懈探索的重要课题。其中,诱变育种以其技术设备简单、省时省力等优点得到了微生物育种工作者的青睐,在诱变育种技术上取得了巨大进展,为抗生素工业化生产发挥了重要作用。综述了抗生素产生菌的诱变育种研究进展。     

食用菌的代谢产物

本文概述了食用菌在新陈代谢过程中产生的代谢产物。这些物质主要包括抗生素、抗肿瘤活性物质、干扰素诱导物、降低胆固醇物质、特殊呈味物质、维生素及其它代谢产物等。     

放线菌核糖体工程的发展与应用

核糖体工程(ribosome engineering)是一项利用靶点位于细菌RNA聚合酶及核糖体功能因子的抗生素诱导细菌产生抗性突变,进而提升菌株次级代谢生产潜能的技术.该方法无需依赖菌株完善的遗传操作体系,可应用于发掘几乎所有放线菌菌株中潜在的宝贵活性次级代谢产物,并广泛应用于放线菌基因组挖掘和次级代谢产物增产优化....     

口蘑中生长素类物质的提取与分离

自从1926年黑泽英一,1935年薮田真次郎从台湾省水稻恶苗病原菌Gibberella fujikuroi中发现赤霉素以来,微生物作为植物激素的产生菌受到了重视。现在已从某些细菌、放线菌及真菌的次级代谢产物中检出植物激素及其他生理活性物质。有人认为,微生物已经作为植物激素的来源并将继续作为激素的来源。     

一株新的药用植物内生菌Burkholderia sp. H-6

植物内生菌(Plant endophyte)是微生物中的一个重要类群,能参与植物次级代谢产物的合成与转化或独立合成次级代谢产物,其物种丰富,数量庞大,已经成为新医(农)药活性物质的潜在资源.研究显示,目前从植物内生菌中分离出的生物活性物质,大约51%属于未报道过的新化合物.因此,植物内生菌相关领域的研究工作,愈来愈受到国内外同行的关注.     

核糖体工程与微生物次级代谢产物合成

核糖体工程通过对微生物次级代谢产物合成相关基因表达的两个重要元件——核糖体或RNA聚合酶进行修饰和改造,带来其结构和功能上的改变,进而影响次级代谢产物的合成。因此,向核糖体组成元件中引入特定的突变就能够有效地调节次级代谢产物的合成,通过该技术改造有重要商业价值的工业微生物,提高其次级代谢产物(如抗生素)的合成能力,对于微生物次生代谢产物研发及产业化具有重要的科研与经济价值。     

海洋微生物活性物质研究进展

由于海洋环境的特殊性和多样性,海洋生物产生了与陆地生物不同的代谢途径和防御体系,分泌出多种结构新颖、活性特异的物质,如抗生素、抗肿瘤活性物质、酶等,这些活性物质在化工、医药、食品以及生命科学等领域有着广阔的应用前景。本文主要介绍了海洋微生物活性物质的主要类型及研究现状。     

基于植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究

据相关研究表明,植物内生菌属于新型微生物资源,并且种类较多,分布广泛,譬如在最近几年,科学家逐渐发现在植物内生菌中发现了紫杉醇等生物活性物质以及在一些产物中还发现了与次级代谢产物中相同的产物,因此对临床研究具有重要价值和潜在价值。对此研究的主题为:基于植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究。本为将从植物内生菌的多样性,植物内生菌次生代谢活性物质的多样性等方面进行逐一研究,现将文章综述如下。     

真菌诱导子在发酵工业中的应用现状及展望

真菌诱导子是一类能诱导植物和微生物产生次级代谢产物的活性物质,它一经识别,将通过信号转导途径,引起相关基因表达发生变化,从而调节次级代谢产物合成途径中相关酶的活性,诱导特定次级代谢产物的积累。近年来国内外在真菌诱导子诱导途径及机制方面进行了深入研究,同时在生物工业领域,尤其在发酵工业中的应用也引起了广泛关注。以下结合本实验室的研究工作,重点介绍了真菌诱导子在植物和微生物细胞次级代谢产物合成方面的应用现状、诱导机制和存在的问题及展望。     

贝莱斯芽孢杆菌生防次级代谢产物研究进展

贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）是生防芽孢杆菌中的重要代表,作为微生物农药的核心菌种,已被广泛应用于作物病害生物防治。贝莱斯芽孢杆菌具有植物内生性,其生防作用机制主要包括产生次级代谢产物对抗植物病原物;改善宿主植物根际微生物群落,促进宿主营养和生长;激发宿主植物产生防御反应,诱导植物获得系统抗性。其中,产生次级代谢产物是其最重要的生防作用机制。贝莱斯芽孢杆菌含有多个编码生物合成次级代谢产物的基因簇,其中包括编码聚酮化合物合酶（PKS）和非核糖体肽合成酶（NRPS）的基因簇,同时存在核糖体途径合成次级代谢产物基因簇。通过非核糖体途径可产生脂肽类化合物、聚酮类化合物、二肽和铁载体;通过核糖体途径产生小菌素、细菌素、羊毛硫抗生素。这些具有生物活性的次级代谢产物成为了天然新药和候选抗生素的储存库,对于解析生防菌作用机制具有重要意义。本文综述了贝莱斯芽孢杆菌的命名与更迭,产生次级代谢产物的类型、合成与调控基因以及靶标病原菌,以期为生防菌株的改良和生物农药的研发提供参考。     

适配体传感器检测抗生素的研究进展

抗生素作为一种微生物的次级代谢产物,具有杀死或抑制微生物生长的作用。抗生素的滥用导致了它在食物中的残留量逐年增加。因此,需要建立一种快速灵敏检测方法用于食品中抗生素残留量的检测。核酸适配体传感器因其高选择性、高特异性和高灵敏性等优点而备受关注。同时,借助纳米材料独特的光、电特性,能够进一步提高适配体传感器的性能。本文综述了目前用于抗生素检测的核酸适配体传感器如荧光适配体传感器、比色适配体传感器和电化学适配体传感器等的研究进展。此外,还对该研究领域面临的挑战和未来前景进行了展望。     

培菌昆虫相关放线菌的次级代谢产物研究进展

昆虫共生微生物是一种特殊的微生物资源,其中放线菌在昆虫肠道、体表和巢穴中广泛分布。近年来,人们从培菌昆虫来源的放线菌中分离得到多种新型化合物,可以选择性抑制菌圃的致病真菌,部分还对植物致病真菌、昆虫致病真菌、人类病原菌和癌细胞有抑制活性。因此,研究培菌昆虫相关微生物不仅有助于了解宿主与微生物的共生机制,还能发掘新的活性物质,用于生物农药、生物医药的开发。本文对培菌昆虫来源放线菌次级代谢产物的研究进展进行了综述。     

微生物技术去除抗生素残留污染的研究进展

抗生素进入环境会对生物造成深远的影响,如何去除抗生素的残留引起许多国家的关注。抗生素在环境中主要发生生物降解,而具有抗性的微生物菌株发挥主要的功效,因此近些年利用微生物技术处理抗生素残留污染成为研究热点。本文对具有抗生素降解功能的微生物资源和利用复合菌系处理抗生素残留的生物技术进行概括总结,并对微生物处理技术的不足和发展方向进行展望。