链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展

本文以天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)中黄色色素coelimycin生物合成调控及开发策略的研究进展为代表,介绍了链霉菌中沉默生物合成基因簇调控激活的新进展,为链霉菌天然产物基因簇的挖掘和新次级代谢产物的发现提供研究思路。     

链霉菌抗生素生物合成的基因调控

链霉菌中抗生素生物合成受到许多调控基因的调控,它们通过途径特异性调控方式、全局性调控以及双组分调控方式对基因表达进行调控.概述这些调控基因将有利于改良抗生素生产菌株及新型抗生素的研究,并为改造链霉菌抗生素生物合成相关基因、提高产量提供理论依据.本文归纳了国内外链霉菌抗生素生物合成基因簇各调控基因及其研究进展.     

链霉菌次级代谢研究进展

链霉菌是革兰阳性放线菌，具有复杂的次级代谢调控网络并产生大量具有重要价值的天然代谢物。本文概述链霉菌次级代谢途径的研究进展，重点论述利用目前获得的基因组信息改造和调控链霉菌的次级代谢途径，以提高天然代谢物产量和获得新代谢物的成果。后基因组时代的功能基因组研究使人类深入了解链霉菌家族，对链霉菌进行更合理高效的遗传操作，为提高具有重要价值的天然代谢物产量和获得新代谢物创造更为有利的条件。     

链霉菌抗生素生物合成基因簇的克隆分析

自60年前发现青霉素以来,已报道的抗生素有5000多种,其中60%以上由放线菌产生,并且大部分来自链霉菌。现已证明链霉菌的基因组大小约为10~4 kb,是大肠杆菌的2倍多,染色体为环形,许多菌中有从4kb 到20kb 大小不同,拷贝数也不同的质     

海洋链霉菌OUCMDZ-3434 wailupemycins生物合成基因簇中调控基因功能研究

目的 对海洋链霉菌Streptomyces sp.OUCMDZ-3434中聚酮类化合物wailupemycins生物合成基因簇wal中调控基因walC与walV进行功能探究.方法 通过生物信息学手段对walC和walV功能进行分析,采用PCR-targeting策略分别阻断walC和walV基因,高效液相色谱法(HPL...     

avermectin生物合成基因簇的研究进展

近期对除虫链霉菌avermectin生物合成基因簇的研究揭示,它包含4个大的开放阅读框,分别编码avermectin聚酮合成酶4个巨大多功能多肽（AVRS1,AVRS2,AVRS3和AVRS4）,构成了迄今已知的最复杂的多功能酶系统。此外,序列分析结果还显示,在这4个大的开放阅读框的前、后及中间还存在另14个开放阅读框,它们分别与聚酮后修饰以及avermectin生物合成的其它步骤有关。本文综述了对avermectin生物合成基因簇分子研究的最新进展。     

链霉菌形态分化和次级代谢调控机制的研究进展

链霉菌具有复杂的形态分化周期,并能产生多种具有生物活性的次级代谢产物,而且两者的关系密不可分。文章总结了链霉菌气生菌丝和孢子形成等形态分化相关调控的研究成果,以及在次级代谢调控中全局调控和途径特异性调控等分子水平上的新进展。阐明链霉菌形态分化和次级代谢的调控机制将有利于优化次级代谢物生产菌株和新型药物的研究。     

土霉素生物合成研究进展

本文介绍了近年来土霉素的生物合成研究进展,包括基因簇结构、土霉素分子调控等,以及运用基因工程和组合生物合成原理创造新型土霉素结构类似物的前景.     

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     

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。     

激活微生物沉默基因簇合成新型天然产物的研究

随着微生物基因组测序项目开展,越来越多的沉默基因簇被发现。采用激活微生物沉默基因簇的方法,可以充分发掘微生物次级代谢的潜力并可以获得大量新结构天然产物,为新药发现提供更多天然化合物来源。本文简要介绍激活沉默基因簇合成微生物次级代谢产物的方法。     

海洋放线菌Streptomyces costaricanus SCSIO ZS0073中fungichromin生物合成基因簇的分析鉴定

目的 对分离自我国广西红沙红树林湿地公园的放线菌菌株Streptomyces costaricanus SCSIO ZS0073进行基因组测序分析,并对其生产的制霉色基素(fungichromin)的生物合成基因簇进行分析鉴定。 方法 对S. costaricanus SCSIO ZS0073菌株进行基因组提取,利用Highseq4000和PacBio SMRT技术相结合的手段对该菌株进行了基因组完成图测序;利用生物信息学方法对基因组进行注释并寻找fungichromin的生物合成基因簇,对fungichromin生物合成骨架基因fgmJ1进行置换突变,确定fungichromin生物合成基因簇,结合fungichromin结构特征和其基因簇内遗传信息及聚酮化合物的生物合成原理,对其生物合成途径进行推测。 结果 全基因组测序发现S. costaricanus SCSIO ZS0073菌株基因组含有一条线性染色体和一个圆形质粒,基因组含有36个次级代谢产物生物合成基因簇。利用基因敲除手段对fungichromin的生物合成基因簇进行了确认并进行了生物合成途径推导。 结论 fungichromin生物合成基因簇的确定和生物合成途径的推导为该化合物的基因工程改造研究奠定了分子基础。     

一株海洋来源Streptomyces sp. SCSIO 1682中那西肽(nosiheptide)的分离鉴定及其生物合成基因簇分析

目的 对一株海洋来源的菌株SCSIO 1682进行16S rDNA分子生物学鉴定,对发酵产物中的抑菌活性化合物进行分离鉴定,并对抑菌活性化合物的生物合成基因簇进行分析。方法 通过构建基于16S rDNA序列的系统发育树来进行菌株鉴定;通过有机溶剂萃取、正相和反相硅胶层析等化学分离手段对菌株SCSIO 1682的次级代谢产物进行活性追踪分离纯化;运用HR-ESI-MS,₁H和₁₃C NMR等波谱手段对所得化合物进行结构解析;通过对菌株SCSIO 1682进行全基因组扫描测序鉴定所得化合物的生物合成基因簇。结果 该菌株被鉴定为Streptomyces sp. SCSIO 1682,所得抑菌活性化合物为那西肽,鉴定了那西肽的生物合成基因簇并进行生物信息学分析。结论 从海洋链霉菌Streptomyces sp. SCSIO 1682中分离鉴定了那西肽,那西肽生物合成基因簇的鉴定为利用组合生物合成和合成生物学技术对那西肽进行结构改造提供了新的基因资源。     

玫瑰孢链霉菌基因组挖掘研究进展

玫瑰孢链霉菌是重要抗生素达托霉素的产生菌。基因组挖掘发现该菌具有丰富的次级代谢产物合成潜力,激活沉默次级代谢产物生物合成基因簇,发现了10多种具有多种生物活性的次级代谢产物。本文回顾了玫瑰孢链霉菌次级代谢产物的研究进展,以及激活这些沉默生物合成基因簇的研究策略。这些研究为其他链霉菌基因组挖掘提供了有效的思路和方法学参考。     

玫瑰孢链霉菌基因组挖掘研究进展

Streptomyces roseosporus is an important industrial producer of the first line antibiotic daptomycin. Genome mining has revealed a large cryptic secondary metabolism gene clusters. Several activation strategies have been applied to this strain and allowed the identification of over 10 secondary metabolites. This paper focuses on recent advances in the strategies for activating cryptic gene cluster in S. roseosporus by genomics     

基因组导向的丝状真菌沉默生物合成基因簇激活策略D

真菌是药物先导结构的重要来源,得益于基因组测序技术的飞速发展,生物信息学分析发现真菌中存在大量次级代谢产物基因簇。而这些基因簇在常规实验室培养条件下往往不表达代谢产物,被称之为“沉默”基因。同时,随着天然产物分离技术在日益进步,结构新颖的天然产物发现的几率却在减少。因此如何借助基因组数据分析并激活沉默的基因簇,“解密”天然产物的宝藏,挖掘真菌潜在的代谢潜能成为研究热点。本文主要介绍了基因组导向的丝状真菌沉默生物合成基因簇的激活策略。     

Expression of biosynthetic gene clusters in heterologous hosts for natural product production and combinatorial biosynthesis

Expression of biosynthetic gene clusters in heterologous hosts for natural product production and combinatorial biosynthesis is playing an increasingly important role in natural product-based drug discovery and development programmes. This review highlights the requirements and challenges associated with this conceptually simple strategy of using surrogate hosts for the production of natural products in good yields and for the generation of novel analogues by combinatorial biosynthesis methods, taking advantage of the recombinant DNA technologies and tools available in the model hosts. Specific topics addressed include: i) the mobilisation of biosynthetic gene clusters using different vector systems; ii) the selection of suitable model heterologous hosts; iii) the requirement of post-translational protein modifications and precursor supply within the model hosts; iv) the influence of promoters and pathway regulators; and v) the choice of suitable fermentation conditions. Lastly, the use of heterologous expression in combinatorial biosynthesis is addressed. Future directions for model heterologous host engineering and the optimisation of natural product biosynthetic gene cluster expression in heterologous hosts are also discussed.