格尔德霉素生物合成基因功能的验证

格尔德霉素(Geldanamycin, Gdm)作为热休克蛋白90的特异性抑制剂, 是非常有前景的抗肿瘤和抗病毒的药物,我们已从吸水链霉菌17997(Streptomyces hygroscopicus 17997)的基因文库中获得了Gdm大部分生物合成基因。为了研究主要基因的功能, 选择了聚酮合酶基因(Polyketide synthase gene, pks)的第六模块、单加氧酶基因(Mono-oxygenase gene, gdmM)和氨甲酰基转移酶基因(Carbamoyltransferase gene, gdmN)3个基因作为靶点分别进行基因阻断, 获得了基因同源双交换的阻断变株△pks、△gdmM和△gdmN。经HPLC检测证实这些基因的阻断变株均不产生Gdm, 基因回复实验排除了基因阻断所可能造成的极性效应对其它基因表达的影响, 说明所克隆的pks、gdmM和gdmN基因确实是Gdm生物合成所必须的基因。     

快速鉴定格尔德霉素产生菌——吸水链霉菌17997中的洋橄榄叶素

对格尔德霉素产生菌吸水链霉菌17997的发酵液乙酸乙酯提取物进行了硅胶板TLC 初步分离和NaOH溶液喷涂显色,对显红色、具有抗革兰阳性菌活性的条带进行了HPLC分析,提示抗革兰阳性菌活性化合物可能为大环二内酯类抗生素洋橄榄叶素;以dTDP-葡萄糖-4,6-脱水酶 (Tgd) 基因保守区设计PCR引物,扩增了吸水链霉菌17997基因组DNA中的tgd并进行了序列分析,表明吸水链霉菌17997含有洋橄榄叶素生物合成基因簇中的tgd基因;对NaOH溶液喷涂显红色的化合物进行LC-(+)-ESI-MS分析,证实     

吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997中噬菌体基因转移系统的建立及其应用

由吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997产生的格尔德霉素geldanamycin(GA)属安莎类抗生素, 具有良好的抗肿瘤和抗病毒活性。本文应用链霉菌温和噬菌体C31衍生的KC515载体,在吸水链霉菌S.hygroscopicus 17997中建立并优化了S. hygroscopicus　17997的基因转染体系。利用所建立的基因转染体系,以基因阻断技术从S. hygroscopicus 17997基因文库含有多组PKS基因柯斯质粒中,鉴定了与GA PKS生物合成相关基因的柯斯质粒,该工作为GA生物合成基因簇的克隆奠定了基础。     

格尔德霉素基因工程高产菌株的构建和培养

在格尔德霉素产生菌吸水链霉菌17997(Streptomyces hygroscopicus 17997)中存在两种3-氨基-5-羟基苯甲酸(3-amino-5-hydroxybenzoic acid, AHBA)的生物合成基因簇, 根据同源性可分为苯醌类和萘醌类。已证明其中苯醌类的AHBA生物合成基因簇负责格尔德霉素(geldanamycin, Gdm)起始单位的合成, 而萘醌类的AHBA基因簇可能参与未知安莎化合物的生物合成。为提高吸水链霉菌17997菌种的Gdm发酵产量, 并研究高产菌种在固体培养基上孢子的生长周期。采用基因阻断技术, 将吸水链霉菌17997中的萘醌类AHBA生物合成基因簇(shnSOP)进行破坏, 以获得DSOP菌株, 从而减少对合成所需共同底物AHBA的争夺。HPLC分析结果表明DSOP菌株Gdm的发酵产量比原株提高185%。同时, 通过孢子计数发现该菌株在固体培养基上的孢子生长经历2个周期, 第2代孢子菌种的Gdm产量较高。     

吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997中噬菌体基因转移系统的建立及其应用

由吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997产生的格尔德霉素geldanamycin(GA)属安莎类抗生素,具有良好的抗肿瘤和抗病毒活性。本文应用链霉菌温和噬菌体ΦC31衍生的KC515载体,在吸水链霉菌S．hygroscopicus 17997中建立并优化了S．hygroscopicus 17997的基因转染体系。利用所建立的基因转染体系,以基因阻断技术从S．hygroscopicus 17997基因文库含有多组PKS基因柯斯质粒中,鉴定了与GA PKS生物合成相关基因的柯斯质粒,该工作为GA生物合成基因簇的克隆奠定了基础。     

格尔德霉素生物合成的调控基因

从吸水链霉菌17997中克隆了格尔德霉素(Geldanamycin, Gdm)生物合成酶基因簇, 通过生物信息学分析发现两个LAL(Large ATP-binding regulators of the LuxR family)家族的调控基因gdmRI和gdmRII, 基因阻断和基因回复实验证实这两个基因产物都正调控Gdm的生物合成。     

格尔德霉素生物合成的调控基因

从吸水链霉菌17997中克隆了格尔德霉素(Geldanamycin, Gdm)生物合成酶基因簇, 通过生物信息学分析发现两个LAL(Large ATP-binding regulators of the LuxR family)家族的调控基因gdmRI和gdmRII, 基因阻断和基因回复实验证实这两个基因产物都正调控Gdm的生物合成。     

圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成基因sanA的克隆、结构和功能

圈卷产色链霉菌是尼可霉素产生菌,经紫外线诱变后,以赤星灰霉为指示菌筛选到遗传稳定的尼可霉素生物合成阻断突变株,选择其中的NBB19为受体,以质粒pIJ702为克隆载体,从野生型圈卷产色链霉菌的DNA文库中克隆到了6kb的DNA片段,能互补NBB19使之恢复尼可霉素的产生能力.对6kbDNA片段中的部分片段进行了序列分析,结果表明2710bpDNA片段包含一个1365bp的完整开放阅读框架,编码一个由454个氨基酸残基组成的蛋白质,该基因命名为sanA.蛋白序列数据库比较结果表明,sanA编码的蛋白质氨基酸序列与Pyrococcus horikoshii的甲基转移酶有较高的同源性,353个氨基酸残基中有25%的一致性.用基因破坏策略研究了sanA的功能,野生型菌株sanA基因被破坏后导致失去合成尼可霉素的能力,表明sanA是尼可霉素生物合成中的一个新的重要基因.     

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。     

珠江口沉积物来源链霉菌SCSIO 40020中bafilomycins的鉴定及其生物合成基因簇的异源表达

【目的】从珠江口沉积物来源的菌株SCSIO40020中分离bafilomycins,并对其生物合成基因簇进行克隆和异源表达研究。【方法】通过分析菌株SCSIO 40020的16S rRNA基因序列并构建系统发育树以鉴定菌种,以柱层析法和制备色谱法对次级代谢产物进行分离纯化,借助波谱学手段完成单体化合物的结构鉴定,采用生物信息学分析定位bafilomycins的生物合成基因簇,通过筛选菌株SCSIO 40020基因组的细菌人工染色体文库和接合转移将bafilomycins生物合成基因簇导入3种链霉菌进行异源表达,利用高效液相色谱检测异源表达菌株的发酵产物。【结果】菌株SCSIO 40020被鉴定为链霉菌属菌株,从其发酵产物中分离鉴定了2个单体化合物bafilomycinsA1和D。克隆了链霉菌SCSIO40020中bafilomycins的生物合成基因簇并推导了其生物合成途径,在3种链霉菌中表达产生了bafilomycins。【结论】从珠江口环境中获得了一株产生bafilomycins的链霉菌SCSIO 40020,成功建立了该菌株次级代谢产物生物合成基因簇的异源表达体系,并首次在链霉菌...     

Cloning and analysis of geldanamycin partial biosynthetic gene cluster of streptomyces hygroscopicus 17997

A geldanamycin (GDM)-producing strain, Streptomyces hygroscopicus 17997, was isolated from the soil of Yunnan, China, by the researchers of the Institute of Medicinal Biotechnology, CAMS & PUMC. GDM is an ansamycin antibiotic, which has the ability to bind with Hsp90 (heat shock protein 90) and alter its function. Hsp90 plays a key role in regulating the physiology of cells exposed to environmental stress and in maintaining the malignant phenotype of tumor cells. As an inhibitor of Hsp90, GDM possesses potent antitumoral and antiviral bioactivity, but the hypatotoxicity and poor solubility in water limit its clinical use. To accomplish the structural modification of GDM by genetic means, an attempt to obtain the biosynthetic gene cluster of GDM from S. hygroscopicus 17997 was made. In this study, a pair of primers was designed according to a conserved sequence of one of the possible post-PKS (polyketides synthase) modification genes, the carbamoyltransferase (CT) gene (gdmN) in GDM biosynthesis. The 732-bp PCR product was obtained from the S. hygroscopicus 17997 genomic DNA. Through the colony-PCR Binary Search Method, using the CT gene primers, six positive cosmid clones, CT1-6, were identified from the S. hygroscopicus 17997 cosmid genomic library. The CT-4 positive cosmid was then sub-cloned and sequenced. Approximately 28.356 kb of foreign gene sequence from CT-4 cosmid and by further PCR extension reaction was obtained. According to BLAST analysis, this sequence contains 13 possible ORFs, and they are believed to be involved in GDM production. The obtained possible GDM biosynthetic gene cluster in S. hygroscopicus 17997 will facilitate the further functional analysis of the genes and the modification of the structure of GDM through combinatorial biosynthesis.     

Organization of the Biosynthetic Gene Cluster for the Polyketide Antitumor Macrolide,Pladienolide, in Streptomyces platensis Mer-11107

Pladienolides are novel 12-membered macrolides produced by Streptomyces platensis Mer-11107. They show strong antitumor activity and are a potential lead in the search for novel antitumor agents. We sequenced the 65-kb region covering the biosynthetic gene cluster, and found four polyketide synthase genes (pldAI-pldAIV) composed of 11 modules, three genes involved in post-modifications (pldB-D), and a luxR-family regulatory gene (pldR). The thioesterase domain of pldAIV was more dissimilar to that of polyketide synthase systems synthesizing 12/14-membered macrolide polyketides than to that of systems synthesizing other cyclic polyketides. The pldB gene was identified as a 6-hydroxylase belonging to a cytochrome P450 of the CYP107 family. This was clarified by a disruption experiment on pldB, in which the disruptant produced 6-dehydroxy pladienolide B. Two genes located downstream of pldB, designated pldC and pldD, are thought to be a probable genes for 7-O-acetylase and 18, 19-epoxydase respectively.     

Identification and characterization of hmr19 gene encoding a multidrug resistance efflux protein from Streptomyces hygroscopicus subsp. yingchengensis strain 10-22

[(The over-usage of antibiotics may result in the develop-)]ment of extensive antibiotic resistance in microorganisms[1]. Export of toxic compounds as means of resistancehas been well documented in pathogenic bacteria as wellas antibiotic-producing microorganisms [2,3]. Drugresistance efflux proteins comprise the primary efflux[(system, namely the )58.3(A)106.2(TP-binding cassette \(ABC\) family)][(transporters ener)10.9(gized by )68.1(A)104.5(T)0.8(P)113.8(,)-0.1( and the secondary active)…     

链霉菌Streptomyces tenebrarius H6中与抗生素有关的糖生物合成基因的克隆

链霉菌S.tenebrarius H6产生多种氨基糖甙类抗生素,主要有阿普霉素、妥普霉素及卡那霉素B,其中阿普霉素因含有8碳糖的一种特殊结构令人注目,它的抗菌谱广,特别是对革兰氏阴性菌有较强的抗菌活性,不容易产生耐药性,对已有的耐药菌产生的氨基糖苷转移酶等失活酶仍有抵抗力.主要用于牛、猪、鸡等的大肠杆菌、沙门氏菌和支原体所引起的白痢、腹泻和肺炎等疾病.迄今有关八碳糖生物合成基因簇的研究在国内外尚无报道,在该菌株开展有关糖合成代谢基因的研究有着一定的意义.