炭样小单孢菌JXNU-1广谱抗生素产物的分离及其理化性质

基于实验室自行分离到的一株具有广谱抗菌活性的炭样小单孢菌JXNU-1,研究了该菌株广谱抗生素产物的分离纯化工艺及其部分理化性质.结果表明,该茵产生的抗生素在中性和碱性条件下具有极高的热稳定性,但在酸性条件下不稳定.发酵液通过离心、过滤的预处理过程后,抗生素可吸附到717型阴离子交换树脂上,经2 mol/L的NaCl溶液洗脱除杂,再用20%的乙醇洗脱,可得抗生素产物,且在20%的乙醇溶液中加入2 mol/L的NaCl,可大大提高抗生素的洗脱效率.抗生素的酒精--盐洗脱液经减压浓缩去酒精、透析除盐后可得抗生素的水溶液.该抗生素水溶液经纸层析分析仅检测到单一活性斑点,HPLC分析表明其纯度达到99%以上.所得抗生素在Molish反应,Benedict反应扣二苯胺反应中均呈现阳性,紫外吸收具有典型的核苷类物质的光吸收特征,推测该抗生素为一核苷类抗生素.     

炭样小单孢菌产抗生素对水稻细菌性条斑病菌的抗菌作用及其机理

【背景】水稻细菌性条斑病菌为水稻细菌性条斑病的病原菌,土壤中分离到的一株具有广谱抗菌活性的炭样小单孢菌JXNU-1,其发酵产物(即抗生素JX)对植物病原菌具有较强的抑菌活性。【目的】研究抗生素JX对水稻细菌性条斑病菌的抗菌作用及其机理。【方法】采用杯碟法测定抑菌圈大小,二倍稀释法测定最低抑菌浓度、最低杀菌浓度,并且从菌体形态观察、电导率变化、培养液大分子漏出、蛋白质合成、核酸合成和膜电位变化6个方面探究其作用机理。【结果】抗生素JX对水稻细菌性条斑病菌的抑菌圈直径达18.84±0.28mm,最低抑菌浓度和最低杀菌浓度分别为1.39μg/m L和2.78μg/mL,且杀菌速度很快,作用12 h的杀菌率达100%。在抗生素JX作用下,水稻细菌性条斑病菌的细胞形态发生改变,培养液电导率、膜电位和大分子漏出量均随抗生素浓度增加而增大,但菌体蛋白质含量随着抗生素浓度增加而降低,同时,通过实时荧光定量PCR方法检测发现ef-p表达量下调。【结论】抗生素JX对水稻细菌性条斑病菌具有较强的抗菌作用,推测其抑菌机理是通过抑制菌体蛋白质的生物合成和影响细胞膜完整性而起作用。     

一株具有广谱抗菌活性炭样小单孢菌的全基因组序列测定

【目的】炭样小单孢菌JXNU-1是一株具有广谱抗菌活性的放线菌,研究揭示该菌的基因组序列信息。【方法】采用高通量测序技术对炭样小单孢菌JXNU-1的基因组DNA测序,利用SOAPdenovo软件组装,人工PCR修补基因组部分缺口,然后进行生物信息学分析。【结果】对炭样小单孢菌JXNU-1的全基因组序列进行了测定和注释,得到基因组精细图,相关序列已提交GenBank,获得登录号为JXSX00000000。【结论】研究为揭示炭样小单孢菌JXNU-1抗生素产生机制及其抗菌机理提供了基础数据,对进一步研发其抗生素具有重要的理论意义和巨大的应用价值。     

一株具有广谱抗菌活性小单孢菌的分离和鉴定

从南昌瑶湖的农田土壤样品中分离到一株具有广谱抗菌活性的稀有放线菌。通过形态特征、培养特征、生理生化特性、细胞化学成分及16S rRNA基因序列等多相分类特征研究, 将该稀有放线菌鉴定为炭样小单孢菌。     

庆大霉素产生菌棘孢小单孢菌原生质体形成、再生及融合重组的研究

在含0．3％甘氨酸的液体培养基中培养庆大霉素产生菌——棘孢小单孢菌,其菌丝形态有明显的改变,易被溶菌酶消化细胞壁而释放大量原生质体。菌丝的培养龄影响其相应原生质体的再生活性(即再生成菌落的能力)。以72h为最佳,48及120h菌龄的原生质体再生频率依次相当于72h的40％和10％左右。以PEG4000为融合剂。用直接法检出重组子,重组频率约为10～6,融合重组子中有一些菌株庆大霉素的摇瓶发酵效价在1900u／m1左右,比对照菌株有很大的提高。     

抗生素中L-玫红糖的生物合成基因簇结构与其合成途径

抗生素的生物合成过程中普遍存在被脱氧糖糖基化的现象。糖基的存在可以增加抗生素的溶解度和稳定性．提高抗生素的生物活性。L-玫红糖是6-脱氧己糖家族中的一种三脱氧葡萄糖。目前已有5种含有玫红糖及其衍生物的抗生素完成了糖基生物合成基因簇克隆及测序。研究结果表明L-玫红糖的生物合成基因簇有了一定的分化．但在基因结构上仍有较大的保守性。L-玫红糖的生物合成主要包括形成dNDP-葡萄糖、脱水、脱氧、酮基还原和异构等反应,其衍生物的合成还包括甲基化、酰基化等;这被人们普遍认可,但在一些细节上,如是否形成中间体dNDP-3,4-二酮-2,6-双脱氧-D-葡萄糖,以及糖基的异构何时发生等问题还存在分歧,仍需进一步研究。     

棘孢小单孢菌和灰色链霉菌原生质体融合的研究

用庆大霉素产生菌——棘孢小单孢菌Micromonospora echinospora 814(Gm~r,Km~r)和链霉素产生菌Streptomyces griseus No. 45(Sm~r,Lm~r)进行了原生质体融合。以抗性为选择标记,选出了融合体。其融合频率在10~(-3)—10~(-4)之间。在电镜条件下,观察了原生质体融合的详细过程,测定了融合体的产抗生素能力,其中一株融合体F106的抗生素产量比亲本菌株814高58％。用羧甲基纤维素薄层对发酵液层析表明,有一个融合体的发酵液比亲本菌株814多一个组份,但没有测出其生物活性。     

卡奇霉素产生菌棘孢小单胞菌ATCC 15837的全基因组测序及序列分析

棘孢小单胞菌(Micromonospora echinospora) ATCC 15837是一种高GC含量的革兰氏阳性稀有放线菌,能够合成烯二炔类抗肿瘤抗生素卡奇霉素(calicheamicin, CLM)。目前,还没有相关研究报道棘孢小单胞菌ATCC 15837的全基因组序列,这限制了其代谢产物合成途径和比较基因组学等研究。本研究首次通过高通量测序技术对棘孢小单胞菌ATCC 15837进行全基因组测序,使用相关生物信息学软件对数据进行组装和注释等分析。使用Velvet软件进行组装拼接得到77个Contigs,GC含量为72.36%,基因组大小约为7.69 Mb。序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库(登录号为NGNT00000000)。本研究首次报道了一株烯二炔类抗肿瘤抗生素卡奇霉素产生菌棘孢小单胞菌ATCC 15837的全基因组序列,分析了基因组基本特征,预测了该菌株的次级代谢产物生物合成基因簇,为后续的进一步代谢调控与合成生物学提供了理论基础。     

结冷胶生物合成机理研究进展

结冷胶是少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)产生的一种新型微生物多糖,其独特的流变特性使结冷胶具有广泛的工业用途。虽然在结冷胶的理化特性方面的研究比较详尽,但是对结冷胶的发酵生产及其生物合成机制还缺乏深入了解。主要关注最近在结冷胶生物合成途径分子生物学方面的研究,用于编码结冷胶生物合成所需蛋白质的基因主要有三类:与糖核苷酸合成有关的基因、与四碳重复单元合成有关的基因及与长链聚合和多糖分泌有关的基因。基因工程是结冷胶分子改造和产量增加最具前景的方法。     

Characterization of the biosynthetic gene cluster for the oligosaccharide antibiotic, Evernimicin, in Micromonospora carbonacea var. africana ATCC39149

Evernimicin (EV) belongs to the orthosomycin class of antibiotics and consists of several modified L- and D-deoxysugars containing unusual orthoester and glycosyl linkages and two orsellinic acid groups, one that is halogenated. The EV biosynthetic gene cluster from Micromonospora carbonacea var. africana ATCC39149 was localized by hybridization to a dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase probe and a 120-kb region containing the EV biosynthetic cluster and surrounding regions has been sequenced. BLAST analysis has identified a type I polyketide synthase for orsellinic acid biosynthesis as well as enzymes required for L- and D-deoxyglucose and D-deoxymannose synthesis. In addition, genes involved in glycosyltransfer and resistance were identified. Insertional mutations in several biosynthetic genes blocked EV production, indicating a role for these genes in EV biosynthesis.     

杀稻瘟菌素生物合成基因簇的边界确定

【目的】杀稻瘟菌素(BS)是六元糖环肽核苷类抗生素,在农业和基因工程方面有重要应用。由于在其原始产生菌中很难进行基因操作,且许多合成步骤未知,为了增加对此基因簇的认识,为后续生物合成途径的推导和改造提供更多依据,在变铅青链霉菌中确定该基因簇的边界,并对blsK基因功能进行初步研究。【方法】利用PCR-targeting法对已测序基因簇中的基因进行基因置换得到突变株,LC-MS检测突变株发酵液的产物从而确定基因置换是否影响杀稻瘟菌素的产生。【结果】明确了杀稻瘟菌素基因簇包含blsD–blsM共10个基因;在blsK的基因置换突变株中检测到去甲基杀稻瘟菌素(DBS)和少量杀稻瘟菌素的积累。【结论】blsD–blsM这10个基因负责杀稻瘟菌素的生成;从blsK的突变株产物积累结果推测,BlsK蛋白负责加载亮氨酸到DBS的精氨酸衍生侧链的β-氨基上,生成N-亮氨酰化去甲基杀稻瘟菌素(LDBS);BS生物合成途径有两条,一条是由DBS直接甲基化生成BS;另一条是由DBS转化成LDBS继而由LDBS甲基化和水解生成BS。     

Organization of the biosynthetic gene cluster for the polyketide macrolide mycinamicin in Micromonospora griseorubida

Mycinamicin, composed of a branched lactone and two sugars, desosamine and mycinose, at the C-5 and C-21 positions, is a 16-membered macrolide antibiotic produced by Micromonospora griseorubida A11725, which shows strong antimicrobial activity against Gram-positive bacteria. The nucleotide sequence (62 kb) of the mycinamicin biosynthetic gene cluster, in which there were 22 open reading frames (ORFs), was completely determined. All of the products from the 22 ORFs are responsible for the biosynthesis of mycinamicin II and self-protection against the compounds synthesized. Central to the cluster is a polyketide synthase locus (mycA), which encodes a seven-module system comprised of five multifunctional proteins. Immediately downstream of mycA, there is a set of genes for desosamine biosynthesis (mydA-G and mycB). Moreover, mydH, whose product is responsible for the biosynthesis of mycinose, lies between mydA and B. On the other hand, eight ORFs were detected upstream of the mycinamicin PKS gene. The myrB, mycG, and mycF genes had already been characterized by Inouye et al. The other five ORFs (mycCI, mycCII, mydI, mycE, and mycD) lie between mycA1 and mycF, and these five genes and mycF are responsible for the biosynthesis of mycinose. In the PKS gene, four regions of KS and AT domains in modules 1, 4, 5, and 6 indicated that it does not show the high GC content typical for Streptomyces genes, nor the unusual frame plot patterns for Streptomyces genes. Methylmalonyl-CoA was used as substrate in the functional units of those four modules. The relationship between the substrate and the unusual frame plot pattern of the KS and AT domains was observed in the other PKS genes, and it is suggested that the KS-AT original region was horizontally transferred into the PKS genes on the chromosomal DNA of several actinomycetes strains.     

桉叶素生物合成研究进展

作为桉叶油的主要成分,桉叶素是具有多种生物活性的单萜化合物,被广泛应用于药品、食品及化妆品等领域。桉叶油主要从桉树叶提取,该过程耗费大量人力及自然资源,且容易污染环境。近年来,随着微生物代谢工程与合成生物学的快速发展,加上越来越多萜类生物合成途径得到解析,为桉叶素的绿色生产提供了新的途径。对桉叶素的生物合成途径、桉叶素合酶的结构与功能及近年来桉叶素的微生物合成进行了综述,并对利用微生物代谢工程合成桉叶素等单萜化合物的瓶颈问题及解决方案进行了探讨和归纳,为构建高产桉叶素等单萜微生物工程菌株提供参考。     

茄属生物碱的研究进展

甾体生物碱(SA)主要是茄属植物体内的一种次级代谢产物。它复杂的结构多样性决定了生物活性的多样性。它的合成途径也比较复杂,尚不十分清楚。以生物碱类化合物的化学结构为基础,对近几年来茄属生物碱的研究现状进行了简要综述。主要论述了茄属生物碱的化学结构、含量分布、生理活性以及与茄属生物碱合成途径相关的分子生物学研究。并分析了茄属生物碱今后的发展方向。以期为以后研究糖苷生物碱的生物合成途径、毒性机制、药理学作用等奠定一定的基础。