海洋放线菌Streptomyces koyangensis SCSIO 5802中多烯大环内酯类抗生素candicidin生物合成基因簇的分析鉴定

目的从一株深海放线菌S.koyangensis SCSIO 5802中分析鉴定多烯大环内酯类抗生素candicidin的生物合成基因簇,并推导其生物合成途径。方法①利用PCR-targeting方法对负责abyssomicin类化合物的聚酮合酶abmB1进行同框缺失,并利用HPLC-MS对获得的突变株SCSIO 5802A代谢产物进行分析以鉴定其它新型化合物;②利用生物信息学方法对S.koyangensis SCSIO 5802的全基因组序列进行注释分析,以寻找candicidin的生物合成基因簇;③结合candicidin结构特征、基因簇内生物合成基因的功能以及I型聚酮化合物的生物合成原理,对其生物合成途径进行推导;④利用阿普拉抗性基因片段对candicidin生物合成基因簇中的聚酮合酶基因canD进行替换突变,以确定基因簇的正确性。结果 abmB1基因的同框缺失突变株SCSIO 5802A不生产abyssomicins类化合物,从该突变株中鉴定了一类之前未发现的多烯大环内酯类化合物candicidins;利用生物信息学鉴定了candicidin生物合成基因簇,并对其生物合成途径进行了推导;对聚酮合酶基因canD进行抗性替换突变获得的突变株SCSIO 5802AC不生产candicidins类化合物,确认了该基因簇的正确性。结论本研究将为利用组合生物合成的方法获得candicidin新结构衍生物以及基于基因组信息的新型天然产物挖掘奠定了基础。

一个巨大的抗真菌抗生素基因簇及其与植物生物技术的潜在关系

从链霉菌ＦＲ－００８中克隆出一个七烯大环内酯抗生素的生物合成基因簇，基因置换试验证实克隆的基因片段与抗生素生物合成直接相关。ＦＲ－００８抗生素含有一个３８员由聚酮所衍生的内酯大环，由编码红霉素聚酮合酶的活性域基因片段为探针所进行的Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交试验证明，链霉菌ＦＲ－００８的聚酮合酶（ＰＫＳ）的基因簇占据１０５ｋｂ连续和具有重复功能单元（模块）的序列；假设每个ＰＫＳ模块为５ｋｂ，这与ＦＲ－００８碳链形成需要２１个缩合过程的预期数值极其吻合。链霉菌ＦＲ－００８的基因克隆系统（包括转化、转座、从大肠杆菌向链霉菌的属间接合转移、基因置换和基因中断体系和限制性缺陷菌株）均已得到发展，使我们能够充分利用基因工程技术来操纵七烯大环内酯的生物合成并产生新的抗生素衍生物。同时利用该基因簇中的部分ＰＫＳ基因序列构建了一个可用于转化植物的质粒ｐＨＺ３２１，为尝试在水稻等植物中表达链霉菌Ⅰ型ＰＫＳ基因以探索高Ｇ十Ｃ（７６％）含量的链霉菌ＰＫＳ基因能否在植物中表达提供了材料和工具。用此质粒来转化植物的研究，将为进一步利用这个巨大的抗真菌抗生素基因簇进行植物抗真菌的基因工程育种提供理论依据。

多烯类抗生素合成基因簇中ABC转运蛋白研究进展

ABC转运蛋白家族是一个广泛存在于不同生物细胞中且功能保守的膜蛋白亚家族;它们是一类单向底物转运泵,通常以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运。随着抗生素合成基因簇相关研究的开展,越来越多的簇内ABC转运蛋白被鉴定出来,对其生物学功能的研究正逐渐成为热点。多烯类抗生素作为一类重要的抗真菌药物,能够有效避免真菌产生耐药性,具有非常重要的临床价值。本文以多烯类抗生素合成基因簇为对象,综述了在其中所发现的ABC转运蛋白的研究进展,综合分析了其结构特性与功能间的关系,并对研究应用进行了展望。

多烯大环内酯类抗生素生物合成基因簇中调控因子的研究进展

多烯大环内酯类抗生素具有良好的抗真菌活性,广泛应用于医疗卫生、食品加工和农业生产领域。随着高通量测序技术和生物信息学技术的发展,越来越多的链霉菌抗生素生物合成基因簇被发现和鉴定,调控因子作为生物合成基因簇中的重要组成部分,在庞大复杂的调控网络中起着至关重要的作用。本文总结了链霉菌中重要的调控因子类型,综述了多烯大环内酯类抗生素生物合成基因簇中调控因子的生物学功能、结合位点、作用机制等研究进展,并展望了后续研究工作。