小单孢菌3',4'-双脱羟基酶基因功能的研究

根据文献查阅、同源比对及进化树分析,推测绛红色小单孢菌中gntI和伊纽小单孢菌sisI为3',4'-双脱羟基酶基因。通过克隆得到gntI和sisI,随后将其构建到pET30a表达载体,并在E.coli BL21实现异源表达。利用生物信息学对该蛋白亲水性图谱、空间结构及活性域进行分析、预测。基于同源建模得到三级结构,推测其二级结构以α-螺旋为主,肽段40～60,100～120处可能为该酶活性中心。此研究为该酶进一步功能研究和应用奠定了基础。

西索米星生物合成基因sis I功能的研究

通过生物学试验,构建依纽小单孢菌TS388(Micromonospora inyoensis TS388)中sisI基因缺失工程菌,再通过分析其次级代谢产物的变化,揭示西索米星生物合成基因簇上sisI基因的功能.首先构建用于sisI基因框内敲除的穿梭载体pKTI3,经接合转移导入依纽小单孢菌TS388中,通过影印筛选及PCR鉴定获得sisI功能缺失工程菌TI1102(△sisI).工程菌经发酵,提取代谢产物,再经TLC及MS分析,用以比较亲株与工程菌代谢产物结构的差异.结果显示:工程菌TI1102代谢产物结构发生变化,不再合成西索米星,主要积累中间代谢产物JI-20A,由此证明了sisI基因参与了JI-20A到西索米星的3′,4′-双脱羟基作用.获得主产JI-20A的工程菌为该类半合成药物提供了重要前导化合物.

同工异源酶基因forp与genp异源表达的研究

来自绛红色小单孢菌G1008的genp与来自橄榄星小单孢菌FOM808的forp,均参与3’,4’-双脱羟基,2个基因属于同工异源酶基因.应用同源重组原理,实现forp替换genp,探索同工异源酶基因异源表达的可能性.以温敏型穿梭质粒pKC1139为载体,构建同源重组质粒pFP4.经接合转移将载体导入到G1008基因组中,利用影印筛选和PCR验证的方法,获得基因重组工程菌FTP2.提取工程菌次级代谢产物,经TLC和MS分析.结果表明,工程菌仍然可以产生庆大霉素C组分.forp基因的功能得到了体现,外源基因forp实现了异源表达,进一步证实forp是负责参与3’,4’-双脱羟基的功能基因.

sisI替换genP在绛红小单孢菌G1008中的功能表达

将依纽小单孢菌3′,4′-双脱羟基基因sisI组合到绛红小单孢菌G1008中,替代其中的同工异源酶基因genP,研究sisI基因异源表达的内在特征.以温敏型质粒pKC1139作为克隆载体,构建sisI替换genP的重组质粒pIP303,利用接合转移技术,将穿梭质粒导入绛红小单孢菌G1008基因组,影印筛选并通过PCR(聚合酶链式反应)鉴定,获得一株基因重组工程菌GIP95.借助TLC(薄层色谱)、HPLC(高效液相色谱)和MS(质谱)检测代谢产物组分及结构变化,结果表明突变株GIP95的代谢流未被阻断,仍能够合成庆大霉素C族组分.由此得出结论,外源基因依纽小单孢菌3′,4′-双脱羟基基因sisI参与了庆大霉素生物合成中绛红糖胺3′,4′-双脱羟基这一关键步骤,在绛红小单孢菌G1008中实现异源表达.