红色糖多孢菌A226-SP突变体构建及代谢产物分析

目的：构建红色糖多孢菌突变菌株,生物合成酮内酯类抗生素。方法：利用反向PCR技术,扩增红色糖多孢菌KR6酮还原酶基因突变DNA片段SP（KR6酶中Gly^1141Ala^1142替换成SerPro）,克隆于pWHM3上构建染色体同源重组质粒pWHM3-SP。通过PEG介导原生质体转化,将pWHM3-SP导入红色糖多孢菌中。经染色体二次重组后,筛选出1株红色糖多孢菌KR6酶突变菌株A226-SP。结果：DNA序列分析表明,A226-SP染色体上编码KR6酶中Gly^1141Ala^1142序列GGTGCG突变成SerPro编码序列AGCCCT。HPLC—HRMS分析证实A226-SP菌株合成了3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B（DOEB）,同时检测到其中间产物C18H34O6,但没有发现红霉素产物。结论：Gly^1141Ala^1142位于KR6酮还原酶的重要功能位点,红色糖多孢菌A226-SP突变体可以合成酮内酯类化合物。     

红色糖多孢菌A226-YA突变体构建及产物分析

目的：用红色糖多孢菌（前称糖多孢红霉菌）KR6突变体合成酮内酯类化合物3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B，同时，KR6突变体不合成红霉素。方法：以红色糖多孢菌A226基因组DNA为模板，用重叠PCR技术扩增KR6酶域中Tyr2699密码子TAC突变为A1a密码子GCC的1000bpDNA序列，克隆到载体pWHM3上构建同源重组质粒pWHM3-YA。将pWHM3-YA转化到A226中，并整合到红霉素合成基因座，经染色体二次重组后筛选TAC突变为GCC的突变体A226-YA，再进行突变体A226-YA产物分析。结果：通过染色体同源重组，构建了红色糖多孢菌突变菌株A226-YA，Zabspec Fab质谱分析结果显示A226-YA突变体合成了3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B，而没有检测到红霉素。结论：突变Tyr2699能有效失活KR6，但3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B的产量较低。     

红色糖多孢菌染色体基因快速失活技术研究及应用

目的：研究红色糖多孢菌染色体快速同源重组基因失活技术。方法：以Thio抗性基因（tsr）作为筛选标记,在其上下游分别连接失活目的基因两侧同源片段,利用PEG介导原生质体转化将线性DNA同源片段转入红色糖多孢菌,通过tsr基因两侧同源片段与染色体同时重组,将目的基因敲除或失活。结果：tsr基因两侧同源片段长度与红色糖多孢菌染色体同源重组效率密切相关,同源片段长度在500 bp左右时,线性片段与染色体有效重组率很低,而同源片段长度超过1000 bp时,可获得有效的基因失活突变菌株。通过这种技术构建的红色糖多孢菌ΔbldD基因突变体,合成红霉素产量显著降低,说明bldD参与红霉素合成基因调控。结论：红色糖多孢菌染色体快速同源重组基因失活技术,对于分析红色糖多孢菌基因功能具有重要作用。     

产红霉素B红色糖多孢菌突变体的构建

目的：获得大量红霉素合成中间产物红霉素B,并进一步研究eryK基因的活性位点。方法：通过重叠PCR将eryK基因中包括BC环在内的关键氨基酸序列删除,克隆到同源重组质粒pWHM3上,继而通过染色体同源重组方法将EryK羟基化酶基因失活,构建了缺失C-12羟基化酶活性的红色糖多孢菌突变体。结果与结论：构建了红色糖多孢茵突变菌株AK17,对发酵产物进行TLC和MS分析,结果显示突变体主要合成红霉素B。     

红色糖多孢菌ΔSACE_0065,ΔSACE_2559和ΔSACE_2565突变体构建及对孢子分化的影响

目的构建红色糖多孢菌ΔSACE_0065、ΔSACE_2559和ΔSACE_2565三个突变体并研究其功能。方法将待失活目的基因的上下游同源片段依次连接到pUCTSR质粒Thio抗性基因（tsr）两侧,利用PEG介导的原生质体转化法将线性DNA同源片段转入红色糖多孢菌A226内,通过同源重组使目的基因失活,最后将构建出的三个突变株与出发菌株A226及ΔbldD突变株进行比较,观察孢子生长有无差异。结果与结论成功构建ΔSACE_0065、ΔSACE_2559和ΔSACE_2565三个突变株;与A226相比,ΔSACE_0065和ΔSACE_2559气生菌丝和孢子形成推迟,而ΔSACE_2565突变株的生长情况则无明显变化,提示红色糖多孢菌SACE_0065、SACE_2559基因参与其形态分化的调控。     

bldD基因过量表达对红色糖多孢菌红霉素产量及孢子形成的影响

目的通过增加红色糖多孢菌调控基因bldD拷贝,获得红霉素高产菌株,并探讨bldD基因过量表达对红色糖多孢菌形态分化的影响。方法以红色糖多孢菌A226为出发菌株,通过染色体同源重组方法获得红色糖多孢菌A226bldD基因失活突变菌株A226-△bldD。将bldD基因表达质粒pZMW-bldD分别导入突变株A226-△bldD及出发菌株A226中,获得A226-△bldD/bldD菌株和A226/bldD菌株,利用TLC法和HPLC法对其发酵产物进行分析,并观察孢子生长状况。结果红色糖多孢菌A226中bldD基因失活后产红霉素水平明显降低,不能形成孢子;bldD基因的回复表达使A226-△bldD突变菌株产红霉素能力得到恢复,且孢子形成恢复正常;在红色糖多孢菌A226中过量表达bldD基因可提高红霉素产量,较出发菌株A226提高20%,同时可使孢子形成时间提前。结论在红色糖多孢菌中过量表达bldD基因,可获得红霉素高产菌株,同时会影响红色糖多孢菌形态分化进程。     

红色糖多孢菌表达载体pZW的构建

目的:对红色糖多孢菌染色体整合型表达载体pZMW进行改进,以提高表达载体稳定性和表达外源基因效率.方法:以pSET152和pET-22b( )为出发质粒,用PCR方法从红色糖多孢菌染色体DNA上扩增红霉素抗性基因启动子PermE作为表达载体启动子,并利用pSET152质粒上链霉菌染色体整合位点(attP)和安普霉素抗性基因,构建了红色糖多孢菌表达载体pZW.结果:与pZMW相比,pZW表达载体只有1个大肠杆菌质粒复制子,质粒减小2 530 bp,同时在链霉菌属细菌和红色糖多孢菌中能够表达硫链丝菌肽抗性基因(thio)和荧光蛋白基因(EGFP).结论:pZW质粒能够在链霉菌属细菌和红色糖多孢菌中稳定表达外源基因.     

metK、vhbS和adpA的串联表达提高红色糖多孢菌红霉素产量的研究

目的在红色糖多孢菌（S.erythraea,SE）中串联表达S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因metK、透明颤菌血红蛋白基因vhbS和多效调控蛋白基因adpA,构建红霉素高产的工程菌株。方法通过PEG介导的原生质体转化方法,将携带metK、vhbS和adpA基因片段的整合型质粒导入红霉素野生菌株SE的A226及工业菌株WB中,安普霉素抗性筛选与PCR鉴定获得工程菌株,并利用枯草芽孢杆菌抑菌实验与高效液相色谱分析比较出发菌株及其工程菌株的红霉素产量。结果与结论成功构建4株A226衍生菌株A226-P1～P4与3株WB衍生菌株WB-P1～P3。相比野生菌株A226,工程菌株A226-P1～P4的相对红霉素效价提高了8%～25%,其红霉素A产量增加了64%～94%。同样,工程菌株WB-P1～P3的相对红霉素效价与红霉素A产量较出发菌株WB都有明显提高,分别增加了6%～10%与31%～62%。说明metK、vhbS和adpA的串联表达提高SE的红霉素产量具有普适性。     

糖多孢红霉菌λC3-SRR突变体的构建及其产物鉴定

目的：构建糖多孢红霉菌KR6酶域基因失活突变体，探讨SRR氨基酸相应9核苷酸去除突变体与合成酮内酯类化合物3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B的关系。方法：以糖多孢红霉菌基因组DNA为模板，用重叠PCR技术扩增出缺少SRR氨基酸相应9核苷酸的KR6酶域DNA片段，并克隆到载体pWHM3上，构建了同源重组质粒pWHM3-SRR。将pWHM3-SRR质粒转化糖多孢红霉菌λC3菌株，筛选出质粒整合到染色体上红霉素合成基因位点的整合体λC3-A、B和C。λC3-A在无硫链丝茵肽(Thio)的R3M斜面上生长两代后，制备的原生质体涂R3M平皿，挑选出不能在含Thio的R3M斜面上生长、发酵液也无抑制枯草芽孢杆菌活性的突变菌株λC3-SRR。结果：部分基因组DNA序列分析表明，糖多孢红霉菌λC3-SRR染色体上SRR氨基酸相应9核苷酸已经敲除，Zabspec Fab质谱分析证实λC3-SRR菌株合成了3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B。结论：糖多孢红霉菌KR6酶域SRR氨基酸相应9核苷酸敲除的λC3-SRR突变菌株可以合成3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B，SRR为KR6酶域上NADPH2′-磷酸结合位点。     

糖多孢红霉菌表达载体pZMW的构建

目的：构建能够在糖多孢红霉菌中稳定存在的表达性载体。方法：用PCR方法从糖多孢红霉菌染色体上扩增红霉素抗性基因启动子PermE作为表达载体的启动子，并利用pSET152质粒上链霉菌染色体整合位点(attP)和安普霉素抗性基因，构建了染色体整合型糖多孢红霉菌表达载体pZW。结果：pZMW表达载体能够整合到链霉菌和糖多孢红霉菌染色体上，并能够在链霉菌和糖多孢红霉菌体内表达硫链丝菌素抗性基因tsr。结论：pZMW表达载体能够在糖多孢红霉菌中表达外源基因。     

红色糖多孢菌C-12羟基化酶基因eryK的克隆及原核表达

目的:探讨红色糖多孢菌C-12羟基化酶基因eryK在大肠杆菌中的最佳表达条件.方法:将eryK基因克隆到表达质粒pET-22b( ),使其在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,并对装液量、接种量、诱导时间、IPTG浓度和FeCl3浓度等表达条件进行优化.结果与结论:SDS-PAGE电泳显示,在相对分子质量44×103处有EryK蛋白条带,其含量占菌体总蛋白的58%以上.证明高GC含量的红色糖多孢菌C-12羟基化酶基因EryK可以在大肠杆菌BL21(DE3)中高效地表达,为体外研究EryK酶学相关性质以及大规模发酵奠定了基础.     

红色糖多孢菌M合成3-脱氧-3-羰基-赤酮酸内酯B的限速因子研究

目的探讨红色糖多孢菌KR6基因突变体生物合成3-脱氧-3羰基-赤酮酸内酯B（DOEB）产量显著降低的原因。方法以KR6基因突变体M菌株为研究对象,采用相对实时荧光定量RT-PCR技术、抗原-抗体检测技术和高分辨LC-MS分析技术等,分别从基因的转录水平、翻译水平以及聚酮化合物水平等层面研究了DOEB的生物合成量。结果红色糖多孢菌M菌株与出发菌株A226相比,两者聚酮合酶（PKS）基因簇在转录水平和翻译水平上的表达差异均非造成DOEB产量降低的限速因子;而DOEB的前体转化能力却大幅度降低,因此,DOEB合酶的活力降低是造成生物合成DOEB产量降低的关键因素。结论 DOEB合酶的活力是生物合成DOEB的限速因子,本研究为进一步探讨利用基因工程途径提高新酮内酯类化合物产量奠定了基础。     

红霉素3-O-甲基转移酶基因eryG克隆及表达

目的:探索红色糖多孢菌红霉素eryG基因在大肠杆菌中的最佳表达条件.方法:以红色糖多孢菌总DNA为模板,PCR扩增出eryG基因序列,克隆到原核表达载体pET-22b( )上,并使其在大肠杆菌BL21(DE3)中表达.从诱导剂IPTG的终浓度和诱导时间两个因素来优化eryG基因的表达条件.结果:eryG基因可以在大肠杆菌中表达,表达产物EryG经SDS-PAGE分析相对分子质量约为33×103.表达条件经优化后,重组蛋白EryG表达量占菌体总蛋白的55%以上.结论:红色糖多孢菌红霉素eryG基因可以在大肠杆菌中高效地表达,为进一步研究EryG的相关酶学性质、分析其对红霉素发酵产物的影响奠定了基础.     

糖多孢红霉菌引入异源启动子表达透明颤菌血红蛋白

目的为了在糖多孢红霉菌(Sac.erythraea)中表达透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),将变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)启动子基因整合于糖多孢红霉菌染色体中。方法以变铅青链霉菌基因组DNA为模板,利用PCR技术克隆变铅青链霉菌启动子基因,利用基因重组技术构建含有异源启动子与vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒,经电穿孔法与糖多孢红霉菌染色体整合,红霉素效价测定采用管碟法。结果克隆了含有异源启动子与vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒(pBlueV),相对分子量6.033kb,筛选了重组糖多孢红霉菌株,原始菌株与重组菌株的最终红霉素效价分别为3.98、5.15g·L-1,重组菌株提高红霉素体积产率约29%。结论vgb在重组糖多孢红霉菌株引入异源启动子的情况下获得了表达,有望解决传统发酵过程中由于氧传递而导致的产率低下和成本高的问题。     

糖多孢红霉菌bldD基因提高活跃链霉菌诺西肽产量的研究

目的将糖多孢红霉菌bldD基因转入活跃链霉菌（Streptomyces actuosus）N-H,探讨其对诺西肽产量的影响。方法将bldD基因连接到链霉菌整合型表达载体pZMW上构建pZMW-bldD质粒,利用PEG介导的原生质体转化方法将重组质粒pZMW-bldD及对照质粒pZMW-vgb分别导入活跃链霉菌,通过对枯草芽孢杆菌抑菌试验和分光光度计法测定发酵液中诺西肽产量。结果成功构建了活跃链霉菌N-H/pZMW-bldD工程菌株及对照菌株N-H/pZMW-vgb。与出发菌株N-H相比,N-H/pZMW-bldD菌株诺西肽产量提高了68%;与对照菌株N-H/pZMW-vgb相比,N-H/pZMW-bldD菌株诺西肽产量提高了19%。结论在活跃链霉菌中导入糖多孢红霉菌bldD基因可以提高诺西肽产量,其作用效果较vgb基因更为明显,说明bldD基因对抗生素产量的提高具有广谱性。     

铜绿假单胞菌外毒素A表达载体的构建及可溶性表达

目的 实现铜绿假单胞菌外毒素A(PEA)全基因的可溶性表达。方法 用基因重组技术构建pMAL-PEA原核分泌型表达载体,并在大肠杆菌BL21中进行表达,然后利用直链淀粉树脂对表达蛋白进行亲和层析纯化。结果 酶切鉴定及测序结果表明pMAL-P2X载体上成功地插入了PEA全基因。用IPTG诱导目的基因表达,表达的融合蛋白量约占细菌总蛋白的20％。表达产物经超声处理后,80％的融合蛋白存在于上清液中,说明实现了PEA的可溶性表达。表达的融合蛋白经亲和层析纯化后进行SDS-PAGE电泳,显示为一条蛋白带,分子量约为112kD。结论成功地对PEA全基因进行了可溶性表达和纯化,获得了稳定表达的工程菌,为深入研究：PEA的致病机制和制备用于免疫导向治疗的重组毒素奠定了基础。     

弗氏志贺菌ΔlysA突变株的构建及SILAC技术的应用尝试

目的构建弗氏2a志贺菌301株赖氨酸营养缺陷型突变株,为将细胞培养条件下稳定同位素标记(SILAC)技术应用于志贺菌蛋白质组学研究奠定基础。方法采用λ-Red重组系统对弗氏2a志贺菌301株lysA基因进行缺失,对野生株和突变株进行基本的表型测评和毒力评价,并利用双向电泳技术比较二者在全菌蛋白表达谱上的差异,最后将突变株分别在含有12C6-赖氨酸和13C6-赖氨酸的培养基中培养,根据双向电泳胶图取对应蛋白点进行胶内酶切及MALDI-TOF/TOF分析。结果成功构建了301 lysA基因缺失突变株,蛋白鉴定结果显示所取对应蛋白点为同一蛋白,在质谱图上轻重同位素峰位移为6 amu。结论本研究所构建的赖氨酸营养缺陷型突变株适合进行SILAC分析。     

弗氏志贺菌ΔlysA突变株的构建及SILAC技术的应用尝试

目的构建弗氏2a志贺菌301株赖氨酸营养缺陷型突变株,为将细胞培养条件下稳定同位素标记（SILAC）技术应用于志贺菌蛋白质组学研究奠定基础。方法采用λ-Red重组系统对弗氏2a志贺菌301株lysA基因进行缺失,对野生株和突变株进行基本的表型测评和毒力评价,并利用双向电泳技术比较二者在全菌蛋白表达谱上的差异,最后将突变株分别在含有12C6-赖氨酸和13C6-赖氨酸的培养基中培养,根据双向电泳胶图取对应蛋白点进行胶内酶切及MALDI-TOF/TOF分析。结果成功构建了301 lysA基因缺失突变株,蛋白鉴定结果显示所取对应蛋白点为同一蛋白,在质谱图上轻重同位素峰位移为6 amu。结论本研究所构建的赖氨酸营养缺陷型突变株适合进行SILAC分析。