纳他霉素高产菌株Streptomyces gilvosporeus F607基因组及其生物合成基因簇分析

【背景】纳他霉素(Natamycin)是一种天然、广谱、高效的多烯大环内酯类抗真菌剂,褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)是一种重要的纳他霉素产生菌。目前S. gilvosporeus基因组序列分析还未有报道,限制了该菌中纳他霉素及其他次级代谢产物合成及调控的研究。【目的】解析纳他霉素高产菌株S. gilvosporeus F607的基因组序列信息,挖掘其次级代谢产物基因资源,为深入研究该菌株的纳他霉素高产机理及生物合成调控机制奠定基础。【方法】利用相关软件对F607菌株的基因组序列进行基因预测、功能注释、进化分析和共线性分析,并预测次级代谢产物合成基因簇;对纳他霉素生物合成基因簇进行注释分析,比较分析不同菌种中纳他霉素生物合成基因簇的差异;分析预测S.gilvosporeusF607中纳他霉素生物合成途径。【结果】F607菌株基因组总长度为8482298bp,(G+C)mol%为70.95%,分别在COG、GO、KEGG数据库提取到5 062、4 428、5063个基因的注释信息。同时,antiSMASH软件预测得到29个次级代谢产物合成基因簇,其中纳他霉素基因簇与S.natalensis、S. chattanoogensis等菌株的纳他霉素基因簇相似性分别为81%和77%。除2个参与调控的sngT和sgnH基因和9个未知功能的orf基因有差异外,S. gilvosporeus F607基因簇中其他纳他霉素生物合成基因及其排列顺序与已知的纳他霉素基因簇高度一致。【结论】分析了S. gilvosporeus全基因组信息,预测了S. gilvosporeus F607中纳他霉素生物合成的途径,为从基因组层面上解析S. gilvosporeus F607菌株高产纳他霉素的内在原因提供了基础数据,为揭示纳他霉素高产的机理及工业化生产和未来新药的发现奠定了良好的基础。     

异源表达afsRScla全局性调控基因提高工业菌株纳他霉素产量

前期研究表明棒状链霉菌的全局性调控基因afsRScla异源表达可以激活变铅青链霉菌中两种抗生素的合成。本研究将包含afsRScla基因的质粒pHL851整合到纳他霉素工业生产菌株褐黄孢链霉菌TZ1401的基因组中,使纳他霉素产量提高38%,达到3.56g/L。qRT-PCR检测6个纳他霉素生物合成基因的转录情况,发现其转录水平提高1.9-2.7倍,表明afsRScla通过正调控纳他霉素生物合成基因的转录,从而提高纳他霉素的产量。本研究结果对afsRScla在抗生素工业生产菌株的高产育种应用具有借鉴意义。     

农用抗生素产生菌菌种选育的研究进展

农用抗生素产生菌的原始菌株 ,往往产量很低或质量较差 ,不能满足工业生产的需要 ,必须对它的某些性状进行改良。改良菌种的主要手段是通过育种 ,筛选出高产菌株。传统的诱变育种是最广泛的选育方法 ,以基因工程为核心的现代生物技术也应用于农用抗生素产生菌的菌种选育中 ,并逐渐成为农用抗生素菌种选育的主导技术。     

ABC转运蛋白SgnA/B促进纳他霉素胞外转运与高产

纳他霉素是一种天然、广谱、高效的多烯大环内酯类还原性抗真菌剂,广泛应用于食品真菌污染的防治和临床真菌感染的治疗。纳他霉素胞外转运效率可能是限制褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)发酵高产纳他霉素的重要因素。通过生物信息学及分子对接技术分析纳他霉素胞外转运蛋白SgnA/B,发现SgnA和SgnB两个异源二聚体组成的ABC转运蛋白是内向开口构象的转运蛋白,且2个结合位点与纳他霉素结合能力有强弱差异,更有利于纳他霉素的胞外转运。本研究以纳他霉素生产菌株——褐黄孢链霉菌F607为出发菌株,构建了sgnA/B基因超表达菌株F-EX,以分析sgn A/B基因超表达对纳他霉素合成及胞外转运的影响。研究发现,纳他霉素对数合成期的F-EX菌株不仅提高了纳他霉素胞外/胞内比,其120 h发酵总产量也提高了12.5%,达到7.38 g/L。最后,通过转录组测序发现,sgnA/B基因超表达除提高纳他霉素胞外转运效率外,还影响了与多种氨基酸、丙酸盐、糖、五碳化合物代谢和TCA循环相关基因的表达。研究表明,强化纳他霉素胞外转运有利于纳他霉素的合成,是提高褐黄孢链霉菌纳他霉素产量的有效...     

利用紫外诱变选育辅酶q10菌种的研究

微生物育种指的是运用遗传学、诱变、杂交等原理,对负有特定作用的微生物菌种开展筛选、改造,从而得到符合某种需要的技术。本文对微生物菌种选育技术中的紫外诱变来选育辅酶q10高产菌株进行了一系列的试验和研究。。     

高产赖氨酸菌的选育与应用

赖氨酸是人体和哺乳动物的必需氨基酸,必须从食物中补充。赖氨酸具有重要的营养生理功能,在医药、食品和饲料工业中应用广泛。本文综述赖氨酸的生理功能、应用与生产、赖氨酸在细菌中的生物合成与调控、高产赖氨酸生产菌株的育种方法及应用。目前高产L-赖氨酸的菌株选育技术主要包括诱变技术、基因重组和基因敲除技术等。改良现有菌种和发掘、筛选新的菌种,利用微生物发酵法大量生产L-赖氨酸,具有广阔的市场前景。     

L-精氨酸产生菌的分子育种

L-精氨酸是一种非常重要的半必需氨基酸,其作为生物体生成NO的前体,参与尿素循环,对人和动物均具有重要的生理功能。现阶段生产精氨酸的主流方法是微生物发酵法,因此,如何快速、高效地选育精氨酸高产菌种成为业内关注的焦点。主要对精氨酸产生菌分子育种方法的最新研究进展进行了综述,并就目前存在的问题和发展方向进行了探讨。     

基于前体供给途径遗传改造提高褐黄孢链霉菌纳他霉素的产量

纳他霉素(natamycin)是一种高效、广谱、安全的抗真菌剂,广泛应用于食品防腐与医药领域。纳他霉素可由多种链霉菌发酵产生。它是以乙酰辅酶A、丙二酰辅酶A及甲基丙二酰辅酶A为前体经Ⅰ型聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)催化合成的多烯大环内酯类化合物。本研究以纳他霉素产生菌——褐黄孢链霉菌为研究材料,分别对不同前体分子供给途径中的关键酶进行过表达,并确定影响纳他霉素产量的关键前体供给途径。研究结果发现：通过过表达乙酰辅酶A合成酶(acetyl-CoA synthase,ACS)加强乙酰辅酶A合成途径,以及通过过表达甲基丙二酰辅酶A变位酶(methylmalonyl-CoA mutase,MCM)加强甲基丙二酰辅酶A合成途径,重组菌株纳他霉素产量分别比野生型菌株提高了44.19%和20.51%。共过表达ACS和MCM,重组菌株纳他霉素产量获得进一步提升(达1123.34mg/L),比野生型菌株提高了66.29%。上述发现为通过前体代谢工程的策略构建纳他霉素工业高产菌株提供了参考,也为其他聚酮类天然产物高产工程菌株的构建提供了借鉴。     

纳他霉素生物合成和调控机制的相关研究进展

纳他霉素是一种对真菌具有广谱抗菌活性的多烯大环内酯类抗生素,它不仅能有效地抑制真菌的生长和繁殖,而且能够抑制一些真菌毒素的形成,已被大多数国家批准为抗真菌食品防腐剂使用,也被广泛应用于农业和医疗领域。纳塔尔链霉菌Streptomyces natalensis和恰努塔加链霉菌Streptomyces chatanoogensis是纳他霉素的主要产生菌,其生物合成过程及调控机制相关研究比较清楚。文中主要归纳了纳他霉素的生物合成和调控机制,探讨了提高纳他霉素产量的方法,并展望了纳他霉素未来的研究方向。     

纳他霉素毒性及生产研究进展

纳他霉素（Natamycin）是一种广谱的多烯大环内酯类抗真菌抗生素。由于它高效的抑茵效果而被广泛应用于食品防腐和真菌引起的疾病的治疗。对纳他霉素抗菌活性、作用机制、毒性、特别是当前纳他霉素的生产研究状况进行综述。