TAR克隆技术及其在微生物次级代谢产物研究中的应用

微生物次级代谢产物结构多样、种类丰富,是新药发现的重要来源。微生物次级代谢产物由特定生物合成基因簇编码合成,通常与微生物的生长繁殖无关。由于实验室可培养微生物的数量较少,而且多数可培养微生物存在基因簇沉默的现象,严重阻碍了微生物来源药物的研究和开发。微生物生物合成基因簇的异源表达及生物合成相应的次级代谢产物已逐渐成为发现新颖活性化合物的有效手段之一。作为研究微生物次级代谢产物的重要工具,基于TAR(transformation associated recombination)克隆技术的异源表达策略可实现绝大多数基因簇的完整异源表达。本文从TAR克隆技术的原理、应用和策略改进3个方面,总结了基于TAR克隆技术的微生物次级代谢产物异源生物合成的研究进展,为研究和开发新型微生物来源药物提供方法学借鉴。     

阿维链霉菌中一个双组分调控系统SAV931/932功能初探

双组分调控系统是链霉菌次级代谢产物生物合成调控中的一种重要调控机制。基于生物信息学分析,位于阿维菌素生物合成基因簇上游的双组分系统SAV931/932可能对阿维菌素合成起调控作用。敲除SAV931/932导致阿维菌素的产量提高25%以上,且菌体在发酵前期生长加快。RT-PCR显示阿维菌素合成结构基因aveA1和aveA3及调控基因aveR的转录水平均上调,说明此双组分系统在一定程度上抑制了阿维菌素的生物合成。研究表明,双组分调控系统SAV931/932可能对阿维菌素合成起负调控作用,这为研究阿维链霉菌次级代谢调控以及改善阿维菌素生物合成提供了借鉴。     

基于微生物基因组的新型天然产物发现策略

微生物天然产物的生物合成是一个从基因到化合物的过程。微生物基因组内未被发掘的孤儿或沉默途径所编码的新型次级代谢产物的合成潜力远远超过现已发现的代谢产物数量。微生物基因组大规模测序的广泛开展,为天然产物的发现和研究提供了新的研究领域和契机。本文主要介绍基于微生物基因组序列的新型天然产物的发现策略及其研究进展。可以预计,随着实验技术的不断发展,采用基于基因的药物发现模式可以充分发掘微生物产生天然产物的潜力,微生物基因组内的孤儿或沉默途径编码的未知代谢产物将成为新药开发的重要源泉。     

代谢调控技术在放线菌生物合成抗生素的应用进展

放线菌的次级代谢产物丰富多样,一直是抗生素及其先导化合物的主要来源之一。通过遗传操作来改造放线菌,代谢调控其抗生素的生物合成也是近年来微生物次级代谢的研究热点。结合近年来的研究成果,从调节调控基因表达,增加基因簇拷贝数及基因簇的异源表达,过表达抗性基因和转运基因,提高前体代谢通量和核糖体工程等方面综述了代谢调控技术在放线菌生物合成抗生素的应用进展。     

内生真菌对宿主植物生长和次级代谢产物影响研究进展

内生真菌经过长期进化与宿主植物形成互利共生的关系,植物可以为内生真菌提供生长所需的营养物质,内生真菌可以调节宿主体内植物激素的水平,从而发挥调控植物生长和协助宿主植物对抗恶劣环境的作用。内生真菌亦能促进宿主植物次级代谢产物的积累,并且产生与宿主植物相类似的次级代谢产物。文章对内生真菌中植物激素生物合成过程进行梳理,对内生真菌调节植物激素水平从而发挥调控宿主植物生长、协助宿主对抗环境胁迫、产生与宿主植物相类似的次级代谢产物,并且诱导宿主次级代谢产物积累的相关研究进行综述,以期为后续研究内生真菌对宿主植物作用以及中药资源研究提供一定参考。     

一株诺西肽产生菌的发掘及发酵条件优化

诺西肽是一种典型的硫肽类抗菌化合物,对多种革兰氏阳性耐药菌具有良好的抗菌活性。尽管水溶性低、体内活性差和结构类似物多等限制了诺西肽的临床应用,但糖基化类似物有望成为解决诺西肽成药难题的方式之一。基于诺西肽的生物合成基因簇信息,利用基因组数据挖掘方法定位了Actinoalloteichus sp.AHMU CJ021菌株,该菌基因组中存在一个由诺西肽合成模块和糖基化模块组成的全新基因簇。但是,在尝试单菌多次级代谢产物策略（OSMAC）和引入调控蛋白NocP等方法后,Actinoalloteichus sp. AHMU CJ021仍无法生物合成糖基化诺西肽,仅能产生结构类似物较少的诺西肽。在此基础上,针对诺西肽的生物合成,采用响应面法优化了Actinoalloteichus sp. AHMU CJ021的发酵条件,使诺西肽合成效价提高了近6倍,达到58.73 mg/L,且极少产生结构类似物。本研究通过基因组挖掘和发酵条件优化,发现了一株适合工业化生产高质量诺西肽的候选菌株,为诺西肽结构类似物的研究提供了基础。     

HPLC定量分析麦迪霉素

麦迪霉素是链霉菌发酵的次级代谢产物,在发酵过程中往往产生一系列结构相似,性质相仿的同系物。为     

缬草放线菌中卤代酶类抗生素的筛选及遗传转化系统的建立

目的:从基因水平上挖掘新的卤代酶类抗生素.方法:利用简并引物快速筛选缬草放线菌中含卤代酶类抗生素的目标菌株,并对其进行鉴定.选择萘啶酮酸、氯霉素、潮霉素、卡那霉素、红霉素、庆大霉素、阿普霉素等7种抗生素进行抗生素敏感试验,选择目标菌株的最适抗生素及其最适浓度,构建遗传转化系统.结果:从145株缬草放线菌中筛选到1株含卤代酶类抗生素生物合成基因的菌株AJ56,经鉴定其为链霉菌,在最适抗生素萘啶酮酸和阿普霉素的培养基中构建遗传转化系统,经多次传代,成功构建了菌株AJ56与大肠杆菌S17-1/pSET152遗传转化系统.结论:菌株AJ56遗传转化系统的成功构建为进一步研究其次级代谢产物提供了基础.     

肝癌高发区真菌代谢提取物的致突变作用

文献报告,一些肿瘤高发区的食物常被霉菌所污染,肿瘤的发生可能与宿主接受一些霉菌毒素或其代谢产物的作用有关。为观察扶绥县主粮污染真菌代谢产物是否有致突变或致癌性,探讨和研究摄入这些霉变食     

黏球菌产生的活性天然产物

从化学结构、生物学活性、生物合成、应用开发等角度,综述了已有文献报道的黏球菌活性天然产物,重点介绍了作用于肌动蛋白的大环内酯类化合物rhizopodin、作用于呼吸链的肽类化合物myxothiazol和多烯类化合物myxalamid、作用于核酸的芳香类化合物myxopyronin和saframycin Mx1,以及作用于细胞壁的大环类化合物myxovirescin,阐明了黏球菌次级代谢产物的化学结构多样性和生物活性多样性,为进一步开发黏球菌活性天然产物提供线索。     

链霉菌属微生物来源的生物活性天然产物

链霉菌属微生物可合成结构多样且具有多种生物活性的天然产物,如抗微生物、抗肿瘤、酶抑制等。本文就近年来从链霉菌属微生物中分离得到的生物活性天然产物进行综述。     

Phakellia属海绵次生代谢产物研究进展

海绵是目前海洋天然产物研究中最吸引人的海洋生物之一,海绵中含有丰富的、结构新颖的次生代谢产物,大多数具有显著的生理活性。Phakellia属海绵属于寻常海绵纲软海绵目小轴海绵科,种类较多,分布广泛,在国内外得到了广泛的研究。对近几十年来从Phakellia属海绵中分离鉴定的次生代谢产物进行了系统的归纳整理,这些化学成分主要包括环肽、生物碱、聚醚、萜类、甾醇、炔酸等种类,并对其药理活性进行了简单总结,对Phakellia属海绵的进一步研究开发具有一定的借鉴和指导意义。     

青蒿愈伤组织的诱导及化学成分变化规律研究

[目的]建立青蒿愈伤组织快速繁殖的适宜培养基,测定其生长过程中次生代谢产物奎宁酸类化合物和香豆素类化合物的含量变化。[方法]无菌条件下切取花序、叶和叶柄为外植体,接种于MS添加不同激素组合的培养基,进行诱导及继代增殖培养,测定奎宁酸类化合物和香豆素类化合物的含量。[结果]建立了青蒿花序、叶和叶柄愈伤组织快速繁殖的适宜培养基,绘制相对应的生长曲线,并确定了生长过程中次生代谢产物奎宁酸类化合物和香豆素类化合物的含量变化及最佳采收期。[结论]通过组织培养方式可以成功获得青蒿愈伤组织生长曲线和生长过程中次生代谢产物的变化规律,对传统中药青蒿培养体系优化及工业化规模生产进行探索提供了一个新途径。     

Streptomyces sp.Tü 4128中新型抗生素bagremycins抗性基因bagJ的研究

通过框内敲除鉴定了链霉菌Streptomyces sp.Tü 4128中基因bagJ的功能。HPLC结果表明,敲除基因bagJ导致抗生素生产水平大幅降低;回补菌株恢复了抗生素的生产;过表达菌株大幅提高了抗生素的产量,证明基因bagJ在新型抗生素bagremycins的生物合成中必不可少。抑菌圈实验表明基因bagJ敲除菌株较野生菌株对bagremycins更加敏感;BagJ在Streptomyces lividans TK64中异源表达后使该菌株对bagremycins的耐受性增强,证明bagJ是新型抗生素bagremycins的抗性基因。扫描电镜的结果证明了BagJ异源表达后导致Streptomyces TK64的菌丝形态发生了改变。其他抗生素的敏感性实验表明,BagJ可能是一个逆向转运蛋白。     

Fungi as chemical industries and genetic engineering for the production of biologically active secondary metabolites

Fungi is somewhere in between the micro and macro organisms which is a good source of producing biologically active secondary metabolites. Fungi have been used as tool for producing different types of secondary metabolites by providing different nutrients at different laboratory conditions. The fungi have been engineered for the desired secondary metabolites by using different laboratory techniques, for example, homologous and heterologous expressions. This review reported how the fungi are used as chemical industry for the production of secondary metabolites and how they are engineered in laboratory for the production of desirable metabolites; also the biosynthetic pathways of the bio-organic-molecules were reported.     

人参多向耐药性转运蛋白基因保守区序列的克隆及分析

目的 对人参多向耐药性（PDR）转运蛋白基因进行克隆及序列分析。方法 利用其他植物PDR基因的保守区域设计简并引物,以人参根总RNA为模板,采用RT-PCR方法扩增人参PDR基因片段并连接至pGEM-T Easy载体上,阳性克隆经PCR检测后测序。结果 得到一段长693 bp的基因序列,序列分析表明,该片段编码231个氨基酸,与植物PDR基因核苷酸和氨基酸序列同源性分别在76%和80%以上。分析表明该序列属于PDR转运蛋白的核苷酸结合域,具有PDR转运蛋白的C端Walker A、ABC标签模体和C端walker B 3个保守功能域。结论 首次从人参中克隆出PDR转运蛋白基因,为研究人参次生代谢产物的转运和积累机制奠定了基础。     

小酸浆中Withaphysalins的分离和结构鉴定

研究小酸浆Physalis minima L.的活性成分。小酸浆的地上部分经乙醇提取,氯仿萃取,D-101大孔树脂柱色谱粗分,Sephadex LH-20、MCI gel CHP 20P、RP-18等色谱柱分离,并通过理化常数和波谱学方法鉴定化合物结构。从小酸浆中分离鉴定了5个化合物,分别为Withaphysalin P(Ⅰ)、14,18-di-O-acetylwithaphysalin C(Ⅱ)、Withaphysalin Q(Ⅲ)、Withaphysalin型化合物1(Ⅳ)、Withaphysalin型化合物2(Ⅴ)。化合物Ⅳ、Ⅴ为新化合物,分别命名为Withaphysalin T、Withaphysalin U。