依博素生物合成基因ste22的异源置换研究

目的依博素是由链霉菌产生的一种新型胞外多糖,具有显著抗类风湿性关节炎的作用,我们研究已确定了该多糖的生物合成基因簇(ste)。为了对依博素结构进行改造以提高其生物活性,对其生物合成基因ste22进行了异源置换研究。方法采用PCR扩增方法从乳酸菌获得了编码葡萄糖糖基转移酶的基因gtf,通过基因同源重组双交换,从链霉菌中置换了ste22基因。采用白细胞介素-1合成酶活性测定方法及小鼠巴豆油急性炎症模型,初步确定了基因置换株的依博素衍生物生物活性。结果获得了葡萄糖糖基转移酶基因置换株Streptomyces sp.139(gtf-22),产生了依博素新衍生物EPS-22g。研究表明该衍生物与依博素相比,葡萄糖比例从2.14%显著上升到48.64%,体外活性实验显示,其对炎症细胞因子白细胞介素-1合成关键酶ICE抑制率高于依博素,小鼠巴豆油急性炎症体内活性分析结果证明,该衍生物抑制活性亦高于依博素。结论采用异源基因置换生物合成基因的方法改造依博素产生菌,可能是获得生物活性较好新多糖衍生物的一种有效手段。

新一代必特螺旋霉素基因工程菌的微波诱变

本文探讨微波诱变对新一代必特螺旋霉素基因工程菌的育种效果。以经紫外诱变筛选的新一代必特螺旋霉素产生菌Streptomyces spiramyceticusNBT-U149为出发菌株进行微波诱变筛选。辐射分四种方式:培养皿加盖冷却;加盖不冷却;不加盖冷却;不加盖不冷却,辐射时间分别为10、20、30、40、50、60、80、100和120 s。每次辐射5 s后,冰上快速冷却20 s再照射,并将照射时间累计。以不同的辐射时间设定为不同的微波处理剂量,计算致死率。结果表明,必特菌株对微波敏感,微波辐射60 s时致死率达到92.55%。微波诱变在以脉冲频率为2450MHz的800W家用微波炉条件下,其最佳作用方式为培养皿不加盖、冰上快速冷却,最佳辐射时间为50 s。初筛摇瓶正突变率达到57.14%,复筛摇瓶发酵效价是出发菌株1.6倍以上的有10株,占初筛菌株的2%。最终筛选得到突变株Streptomyces spiramyceticusNBT-UM22,其必特螺旋霉素发酵产量是出发菌株的1.87倍,且组分比例无明显变化。

人载脂蛋白A-I表达上调剂的发现与活性研究

目的筛选上调人载脂蛋白A-I(ApoA-I)基因表达的新型活性化合物,并在表达和功能水平对其作用进行研究。方法利用人ApoA-I基因表达上调剂筛选模型对化合物库进行筛选;对发现的活性化合物在ApoA-I启动子水平进行量效关系研究;利用实时荧光定量RT-PCR检测ApoA-I mRNA的表达水平;利用Western blot、ELISA和流式细胞技术检测ApoA-I的蛋白表达;利用胆固醇流出试验检测ApoA-I介导的巨噬细胞胆固醇外流的情况。结果从20 000样次化合物筛选中得到活性化合物5238B-69,在一定浓度范围内存在转录调控活性的量-效关系,当化合物浓度为0.30μg/ml时,上调ApoA-I表达活性达到最高值(408%),EC50为0.01μg/ml。5238B-69能显著上调HepG2细胞中ApoA-I mRNA的水平;同时,Western blot结果显示5238B-69能增加HepG2细胞ApoA-I蛋白的表达。ELISA结果显示,与对照相比,5238B-69作用48 h时,胞外ApoA-I水平增加了48%,流式细胞检测表明,5238B-69作用24 h后,胞内ApoA-I蛋白水平增加了21.4%。功能分析试验显示,5238B-69作用HepG2细胞上调生成的ApoA-I,能促进巨噬细胞RAW264.7内[3H]标记的胆固醇的流出。结论得到一个具有上调ApoA-I表达的活性化合物,在提高ApoA-I表达水平和生物学功能方面均有明显的效果。

海洋微生物来源的天然产物开发研究进展

综述了近年来海洋微生物来源天然产物研究的新进展,总结了该类天然产物的开发策略.通过对样品采用不同的预处理方式、不同的分离培养基以及新的培养方法,讨论如何获得海洋来源的特有微生物和增加海洋来源微生物类群的多样性.阐述了在海洋微生物天然产物的开发过程中,采用宏基因组技术及基因组测序等手段,来发现难培养或不可培养微生物中的天然产物以及处于"沉默"状态的天然产物.最后介绍了异源生物合成、组合生物合成以及核糖体工程等技术在海洋微生物天然产物开发和改造中的应用,并举例论述了海洋微生物天然产物的开发.

土壤宏基因组文库的构建及格尔德霉素类PKS基因的初步筛选

目的构建土壤宏基因组文库并对格尔德霉素类I型聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)基因进行初步筛选研究。方法直接提取土壤样品中宏基因组DNA,以Fosmid为载体,构建宏基因组文库。根据格尔德霉素的I型PKS基因的保守序列设计引物,使用菌落PCR方法直接筛选所获得的宏基因组文库。结果成功构建了土壤宏基因组文库,获得约6800个克隆子,其平均插入片段在25kb以上,覆盖至少170Mb的基因组信息。通过PKS基因筛选,获得了新的PKS基因片段。结论本文报道了土壤宏基因组文库的成功构建,并为利用宏基因组技术寻找新的聚酮类次级代谢产物的生物合成基因,以便于其异源表达或组合生物合成新的聚酮类次级代谢产物奠定基础。

响应面法优化必特螺旋霉素发酵培养基

目的利用响应面法对新一代必特螺旋霉素基因工程菌(Streptomyces spiramyceticus,WSJ-2),即含有整合型双拷贝4″位异戊酰基转移酶基因(4″-isovaleryltrasferase gene,ist)工程菌发酵培养基进行优化。方法以发酵效价和异戊酰螺旋霉素组分含量为指标,通过部分因子析因设计实验,筛选出影响较大的主要影响因子。其次,进行最陡爬坡实验,最后,通过中心组合设计,利用DX7trail 7.0软件进行回归分析,确定主要影响因子的最佳浓度,得到优化发酵培养基。结果综合培养基组成对发酵效价和组分含量的影响获得2个主要影响因子,即KH2PO4和NaCl,通过最陡爬坡实验和响应面法,确定了优化发酵培养基组成为(g.L-1):淀粉60、碳酸钙7.0、MgSO42.0、NH4NO36.0、酵母粉3.0、鱼粉15、MnCl20.10、NaCl 12.5、KH2PO40.645。验证实验表明在优化培养基中发酵相对效价为142%与预测值139%比较接近,效价比原配方提高了42%,而其总异戊酰基螺旋霉素组分的含量与原配方基本一致。结论对新构建的必特螺旋霉素基因工程菌采用响应面中心组合设计,可以较有效地进行发酵培养基的优化。

SPSS方差分析在阿维菌素培养基优化中的应用

目的通过在阿维菌素B1a发酵培养基中添加KCl和棉籽饼粉,应用SPSS统计方法,分析检测阿维菌素B1a产量,获得KCl和棉籽饼粉的最佳添加量。方法选取本实验室保存阿维菌素生产菌株,经统计学方法理性设计实验方案,在发酵培养基中添加KCl和棉籽饼粉,以甲醇提取、HPLC快速检测方法检测阿维菌素B1a产量,运用SPSS方差分析软件分析处理所得实验数据。结果当KCl的添加量为0.04%,棉籽饼粉的添加量为4%时,阿维菌素B1a产量最高。结论运用SPSS方差分析可以快速高效的辅助阿维菌素B1a发酵培养基优化,为理性设计实验提高阿维菌素中有用组分B1a的产量提供了理论基础。

糖基转移酶基因双敲除对依博素生物合成的影响

以往研究已确定链霉菌胞外多糖依博素的生物合成基因簇(ste),ste15和ste22分别编码葡萄糖糖基转移酶和鼠李糖糖基转移酶。现通过基因同源重组双交换,在ste15基因缺失突变株Streptomyces sp.139(ste15-)基础上,再进行ste22基因阻断,经Southern杂交验证,得到了ste15和ste22双基因缺失突变株Streptomycessp.139(ste15-ste22-),并对该菌株进行了基因互补研究。双基因缺失株产生的胞外多糖与依博素相比,葡萄糖与鼠李糖含量明显降低,分子量下降,生物活性明显变弱。基因互补株产生的胞外多糖中葡萄糖与鼠李糖含量基本恢复至依博素水平,生物活性也显著提高。因此,进一步阐明了ste15和ste22基因参与了依博素生物合成中葡萄糖和鼠李糖重复单元序列的形成过程,在依博素的生物合成中起重要作用,变株产生的依博素新衍生物体内外生物学活性正在深入研究中。

一种发酵提取物中含卤有机化合物的早期鉴别方法

目的建立一种对发酵提取物中含卤有机化合物的快速定性检测方法。方法以改良的Beilsten法对含卤和不含卤的有机化合物纯品及发酵液提取物进行焰色反应,观察是否有阳性现象——绿色火焰呈现;同时研究了该法的检测基限和氯化钠对检测的干扰。结论改良的Beilsten法适用于对含氯、溴、碘元素有机物的定性检测,其对卤元素的检测基限可达到微克级;通过适当的发酵液提取方式降低无机卤素的干扰后,该法可有效检测发酵提取物中含卤有机化合物。

利用强启动子PermE^＊提高4＂-异戊酰基转移酶基因在变铅青链霉菌TK24中对螺旋霉素的4＂-异戊酰化水平

目的提高螺旋霉素生物转化为4"-异戊酰螺旋霉素的水平,为构建以4"-异戊酰螺旋霉素为主要组分的必特螺旋霉素新一代基因工程菌提供指导。方法构建重组质粒pKC1139-e-ist-ist和pKC1139-ist-ist,它们分别含有5'-上游插入红霉素抗性基因强启动子PermE*的4"-异戊酰基转移酶基因串连双拷贝,和4"-异戊酰基转移酶基因串连双拷贝;将它们分别导入到变铅青链霉菌TK24中,比较它们对螺旋霉素的4"-异戊酰化能力。结果在加入终浓度为50μg/mL螺旋霉素时,变铅青链霉菌TK24[pKC1139-e-ist-ist]比变铅青链霉菌TK24[pKC1139-ist-ist]对螺旋霉素的4"-异戊酰化水平提高近4倍。结论在变铅青链霉菌TK24中,PermE*可以增强4"-异戊酰基转移酶基因表达,明显提高对螺旋霉素的4"-异戊酰化水平。

雷帕霉素聚乳酸-聚乙醇酸共聚物纳米粒子对人脐动脉平滑肌细胞细胞周期时相、p27蛋白表达及细胞增殖的影响

目的评估本实验室自制包载雷帕霉素(RPM)的聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)纳米粒子(NPs)对离体培养的人脐动脉平滑肌细胞(HUASMC)细胞周期时相、p27蛋白表达和细胞增殖的影响。方法按不同浓度RPM-PLGA NPs设定药物作用组,并设立RPM组、PLGA组和M231培养基及平滑肌细胞生长添加剂(M231-SMGs)组作为对照。采用细胞免疫组织化学染色比较不同处理组HUASMC p27蛋白表达阳性率和表达水平的差异,流式细胞技术评价各处理组对HUASMC细胞周期时相的影响,噻唑蓝(MTT)比色法观察不同浓度RPM和RPM-PLGA NPs对HUASMC存活率的影响。结果10μg/L及以上浓度的RPM和50μg/L及以上浓度的RPM-PLGA NPs可明显抑制HUA-smc生长,并呈浓度依赖性。细胞计数绘制生长-时间曲线显示,100μg/L RPM和500μg/L RPM-PLGA NPs作用于HUASMC 24 h后细胞计数值明显低于M231-SMGs对照组;单纯PLGA NPs对细胞生长无明显影响;与PLGA组和M231-SMGs培养基对照组相比,RPM组和RPM-PLGA NPs组G_0/G_1期细胞比例明显增多,S期及G_2/M期细胞比例明显减少(P均<0.01),但两组间细胞周期时相比例差异无统计学意义(P>0.05)。细胞免疫组织化学染色结果显示,100μg/LRPM和500μg/L RPM-PLGA NPs组的HUASMC p27蛋白表达阳性率和表达水平与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05),但均较PLGA组和M231-SMGs培养基组明显增加(P<0.01)。结论RPM-PLGA NPs抑制体外培养的HUASMC生长效果与RPM相似,并可显著抑制体外培养HUASMC p27蛋白表达,阻抑其细胞周期进程于G_1/S期而抑制其细胞增殖。

真菌来源新活性化合物2460A的研究

采用自行构建的以重组白细胞介素6受体(IL-6R)为靶位,基于受体配基竞争结合为基础的高通量筛选模型,从微生物代谢产物中获得了新结构化合物2460A。本文通过对产生菌核糖体DNA转录间隔区(rDNA-ITS)序列测定结果,确定了该化合物产生菌为哈茨木霉;研究结果显示,2460A具有和白细胞介素6(IL-6)竞争结合白细胞介素6受体(IL-6R)的活性,因此是具有IL-6R配基活性的微生物产物;MTT法测定结果表明,2460A对CM126和HT-29肿瘤细胞具有抑制作用,IC50分别为2.17×10-5 mol·L-1和1.8×10-5 mol·L-1;对肿瘤细胞周期影响作用实验结果显示,2460A对HT-29细胞的S期略有阻滞作用。本化合物体内抗瘤活性等深入研究工作正在进行中。

埃莎霉素Ⅰ组分高含量、高产量基因工程菌WSJ-IA及其原株的鉴定

【目的】利用调节基因acyB2激活异戊酰基转移酶(ist)基因表达的特点,将ist与调节基因acyB2在异戊酰螺旋霉素(埃莎霉素)Ⅰ产生菌菌株中共表达,获得埃莎霉素Ⅰ单组分的高含量及高产量菌株WSJ-IA。对其及原始螺旋霉素产生菌菌株Streptomyces spiramyceticus F21进行了初步鉴定。【方法】从形态学、培养和生理生化特征、细胞壁化学组成、16S rRNA基因序列、5个看家基因(atpD、gyrB、rpoB、recA和trpB)蛋白分析和系统发育树构建等方面对该菌株及其原株进行了鉴定。【结果】两株菌在形态培养特征、生理生化特征、细胞壁化学组成、16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白水平基本一致,在系统发育树分析中同处在一个分支中。而在16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白水平在系统发育上它们均与已知相近菌株处于不同的分支上,并且与不同基因的相近菌株各有不同,其中无一报道产生螺旋霉素。【结论】Streptomyces spira-myceticus F21可能是一个产生螺旋霉素的链霉菌新种,16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白序列分析可以作为埃莎霉素Ⅰ基因工程菌生产过程中进行鉴别的分子标志。

依博素检测方法的研究

目的:依博素是一种链霉菌产生的新天然化合物,体内具有较强抗类风湿关节炎活性,有可能发展成为具有我国自主知识产权的新药。为了确定发酵液中依博素的含量,基于其对ICE酶(IL-1β转化酶)具有抑制活性,本研究建立了一种检测依博素的方法。方法:以荧光标记的ICE酶底物Ac-Trp-Glu-AlaAsp-AMC与含依博素的发酵液进行反应,采用不加依博素及重组ICE酶的样品作为对照,用多标记微孔板检测仪测定产物荧光强度,确定发酵液中依博素的含量。结果:采用上述方法,分别对多批次摇瓶及发酵罐培养的发酵液进行了测定,结果显示,本方法可有效确定发酵液中依博素的含量。结论:本方法是检测依博素发酵水平的有效方法。

化合物1487B抑制肿瘤坏死因子-α生成机制研究

目的研究化合物1487B对肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的作用,探讨其抗炎机制。方法利用荧光标记底物,检测在不同浓度化合物1487B作用下,THP-1细胞中肿瘤坏死因子-α转化酶(TACE)的活性;采用实时定量PCR法,分析肿瘤坏死因子-α的转录水平;利用酶联免疫吸附实验及免疫印迹,测定肿瘤坏死因子-α的分泌表达水平。结果在THP-1细胞中,1487B对胞内TACE酶活性有一定的抑制作用,实时定量PCR检测1487B可降低肿瘤坏死因子-α转录,且呈明显的剂量依赖性;免疫印迹及酶联免疫吸附实验检测终浓度为50、100、200μmol·L-1的1487B作用THP-1细胞后,肿瘤坏死因子-α前体的表达减少63%(P<0.01)、72%(P<0.01)、67%(P<0.01),肿瘤坏死因子-α的分泌水平降低24%(P<0.05)、31%(P<0.01)、70%(P<0.001)。结论 1487B通过抑制THP-1细胞胞内TACE酶活性和肿瘤坏死因子-α转录,减少肿瘤坏死因子-α生成,本实验初步阐明了化合物1487B的抗炎机制,为其进一步应用奠定了基础。

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,证实其为洋橄榄叶素。因此,吸水链霉菌17997产生洋橄榄叶素;同时,建立了一种快速鉴定洋橄榄叶素及其产生菌的方法,主要包括TLC硅胶板分离、NaOH溶液显色、HPLC和LC-MS分析,以及tgd的PCR检测与序列分析。

高效液相色谱-串联质谱分析微量格尔德霉素类似物

安莎类抗生素例如利福霉素和安丝菌素,通常由一组化学结构相似的组分组成。格尔德霉素为苯安莎类抗生素,已经发现4个组分。本研究采用高效液相色谱-串联质谱方法对格尔德霉素(GDM)制品中的微量组分进行了分析,发现5个新的和1个已知的GDM类似物。依据质谱数据、结合GDM生物合成机制,对6个GDM类似物的化学结构进行了推测:分子式为C29H42N2O10的新化合物3个,分别为GDM安莎链上C2-C3、C4-C5和C8-C9之间的C-C双键变为单键并同时单羟基化的GDM衍生物;分子式为C28H38N2O8的新化合物2个,其中1个为17(或12,或4)-去甲氧基格尔德霉素,另1个为4,5-双氢-10,11-脱水-17-去甲基-17-羟基格尔德霉素;分子式为C29H42N2O9的已知化合物1个,为4,5-双氢格尔德霉素。这些GDM类似物的发现有助于加深对GDM生物合成的认识,并对通过基因阻断、组合生物合成技术获得GDM衍生物的研究有启示作用。