LAL途径特异性转录因子研究进展

链霉菌可产生许多具有重要应用价值的次级代谢产物,如抗生素、免疫调节剂、抗肿瘤药物等,它们已经广泛应用于临床医药中。次级代谢产物的生物合成受到转录因子的调控,转录因子通过控制结构基因的转录激活或阻遏解除,决定了表达方式和程度。Lux R家族大ATP结合调控因子(large ATP-binding regulators of the Lux R family,LAL)是一类新的次级代谢途径转录因子,由900~1000个氨基酸残基组成,它的N-端具有Walker A和Walker B模体的ATP/GTP结构域,C-端具有保守的Lux R家族螺旋-转角-螺旋模体的DNA结合域。已在40余种次级代谢产物生物合成基因簇中发现LAL,本文对LAL途径特异性转录调控的研究进展进行综述。     

参与抗生素生物合成调节的诱导物

抗生素产生菌在其发酵过程中,利用培养基中的各种成份,进行一系列的代谢变化。菌体在其代谢过程中,对初级代谢产物和次级代谢产物的形成,都有着特定的调节机制。 作为微生物的次级代谢产物,参与抗生素生物合成的调节机制主要包括有:1)诱导调节,即在抗生素生物合成过程中参与次级代谢的酶是诱导酶,需要有诱导物存在时才能形成;2)反馈调节,即包括作用于基因水平、控制酶合成量的反馈阻抑和作用于分子水平、控制酶活性的反馈抑制两种调节方式;3)分解代谢物调节,即快速利用的碳源和氮源等的分解产物对某些酶形成的阻遏和对酶活性控制的调节,这种现象对具有二阶段生     

链霉菌的次级代谢调节

链霉菌的次级代谢受到种类繁多的小分子量物质和调节蛋白的调控。我们将叙述:1)在天蓝色链霉菌A3(2)中能增强afsB基因对放线紫红素产量起正效应的afsC基因;2)A因子,这是在灰色链霉菌中把次级代谢与细胞分化相联的“微生物激素”;3)在暗黄绿链霉菌(S.fulvoviridis)克隆的碳青霉烯生物合成基因簇中,控制碳青霉烯生产和孢子形成的基因鉴定。天蓝色链霉菌A3(2)中afsB和afsC基因天蓝包链霉菌A3(2)的afsB基因是一个多向性的调节基因,是菌体生物合成A因子(2-异辛酸-3R-羟甲基-γ-丁内酯)、呈色的抗生素放线紫红素(actinorhodin)和十一烷基灵菌红素(undecylprodigiosin)所必需     

宁夏枸杞根际土壤链霉菌V-1-3次级代谢产物分析

摘要：目的 获得链霉菌V-1-3的基因组序列信息,分析其次级代谢产物生物合成基因簇并预测其代谢产物,为发现潜在新抗生素奠定基础。方法 基于16S rRNA基因序列进行菌株属水平鉴定,利用Illumina HiSeq+PacBio测序技术对菌株V-1-3进行基因组测序,采用antiSMASH(v6.0.1)在线工具分析次级代谢产物生物合成基因簇,液-质联用技术检测产生的次级代谢产物。结果 链霉菌V-1-3基因组序列全长8 243 417 bp,平均(G+C)含量为72.14 %,共编码7578个基因,预测到33个生物合成基因簇,利用液-质联用检测到4个代谢物：oxalomycin B、geosmin、coelichelin和ishigamide。结论 来自盐碱地的链霉菌V-1-3具有丰富的次级代谢产物生物合成基因簇,能产生多种次级代谢产物,具有进一步发掘新抗生素的价值。     

核苷类抗生素代谢工程的研究现状及展望

核苷类抗生素是一类生物活性多样,主要来源于微生物的重要次级代谢产物,应用潜力巨大.一些核苷类抗生素生物合成基因簇的相继克隆及其基因功能的深入研究从分子水平揭示出此类抗生素独特的生物合成途径与调节机制,为今后利用代谢工程手段实现核苷类抗生素的定向改造提供了丰富的研究材料与理论基础.     

基因组信息指导下海参共附生Penicillium sclerotiorum SD-36嗜氮酮类化合物的挖掘

目的 结合生物信息学与分子遗传操作技术深入挖掘海参共附生菌核青霉(Penicillium sclerotiorum)SD-36的活性次级代谢产物,并探析其生物合成基因簇中转录调控因子的作用。方法 基于本课题组前期P. sclerotiorum SD-36的基因组信息,利用antiSMASH预测了一条具有合成嗜氮酮类化合物潜力的双PKS基因簇。针对该簇中一个锌指转录因子PsAza1构建了含潮霉素抗性基因和强启动子pgpdA的转录因子基因过表达盒,转化P. sclerotiorum SD-36原生质体后,经过抗性筛选及PCR验证获得阳性转化子OE::PsAza1。发酵培养后HPLC检测次级代谢产物变化并通过qRT-PCR验证基因簇核心基因的转录水平。结果 OE::PsAza1的多种次级代谢产物产量增加,其中两个化合物通过质谱、核磁数据鉴定为活性嗜氮酮类isochromophilone VI和sclerotiorin C,其产量较野生型分别增加了约6倍和4.5倍。qRT-PCR检测该簇中两个聚酮合酶基因及Psaza1基因的转录水平,显示上调60-80倍。结论 首次明确P. sclerotiorum SD-36的双PKS基因簇编码活性嗜氮酮类化合物,且转录因子PsAza1正向调控该簇核心基因的表达水平及化合物产量。本研究结果为P. sclerotiorum SD-36中化合物isochromophilone VI和sclerotiorin C的生物制备及调控研究奠定理论基础。     

表观遗传修饰应用于真菌次级代谢调控研究的最新进展

真菌次级代谢产物的生物合成与其基因簇所在染色体的表观遗传状态密切相关,通过表观遗传修饰能够调控真菌的次级代谢过程。分子表观遗传修饰方法主要通过敲除或过表达表观遗传相关酶类的编码基因,而化学表观遗传修饰方法则是外源加入化学表观遗传修饰酶抑制剂。二者都能促进基因的转录,进而激活沉默的生物合成基因簇,提高真菌次级代谢产物的化学多样性。本文综述了2015年至今的表观遗传修饰应用于真菌次级代谢调控研究的最新进展,就分子表观遗传修饰和化学表观遗传修饰两方面进行阐述,并对两种方法的进行总结与展望。     

葡萄糖和无机磷酸盐对生二素链霉菌合成螺旋霉素的影响

在微生物中,次级代谢产物的形成常常受到快速利用的碳源如葡萄糖及其它碳水化合物的抑制.这一现象类似细菌中的分解代谢物阻遏,其作用机制还不完全了解.除碳分解代谢物调节外,许多次级代谢产物的形成还受到无机磷酸盐的抑制.加至发酵培养基内用于次级代谢产物生产的诸多成份中,磷酸盐是最为关键的成分之一.许多抗生素只能在低于对生长最适的无机磷酸盐浓度下产生.例如,0.3~500mmol/L 磷酸盐可促进细胞良好生长,而 10mmol/L磷酸盐往往会抑制抗生素的生物合成.有关磷酸盐对产生次级代谢产物的影响的作用机制可概括为:(1)磷酸盐有利于初级代谢,而初级代谢的减弱会解除对次级代谢的阻遏;(2)磷酸盐能改变糖类分解代谢途径;(3)磷酸盐能限制抗生素途径诱导物的合成;(4)磷酸盐抑制抗生素前体的形成;(5)磷酸盐抑制或阻遏抗生素生物合成所必需的磷酸酶;(6)磷酸盐会使细胞不能获得所必需的金属而抑制抗生素的产生.根据以上机制,显然磷酸盐浓度控制着与抗生素合成有关的生长的分化表达,但还不清楚营养信息是如何传递到那些控制抗生素合成基因表达的机制中的.     

微生物次级代谢产物生物合成基因簇与药物创新

微生物产生众多结构和生物活性多样的次级代谢产物，其生物合成基因簇的克隆是药物创新和产量提高的必要前提。迄今为止已有超过150种生物合成基因簇通过各种方式被克隆，并被用于组合生物合成、体外糖类随机化、代谢工程的定向改造。我们研究室已经克隆并测定了氨基糖苷类井冈霉索／有效霉索、多烯类抗生素FR-008／克念菌索、聚醚类南昌霉索、聚酮类梅岭霉索、杂合聚酮一多肽类略唑霉索等生物合成基因簇。深入的基因功能分析揭示了他们独特的生物合成途径和调节机理，为正在进行的组合生物合成结构改造和代谢工程产量提高奠定了基础。