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。