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。     

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。     

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。     

通过阻断GntR家族调控基因ygrA挖掘海洋链霉菌Streptomyces sp. OUC6819中抗MDR菌活性次级代谢产物

激活南海红树林来源链霉菌Streptomyces sp.OUC6819菌株中不表达或表达量低的隐性生物合成基因簇,挖掘具有优良多重耐药菌（MDR）抗菌活性的次级代谢产物。方法 通过生物信息学分析推测Streptomyces sp.OUC6819基因组中可能的GntR家族调控子,采用PCR-targeting策略敲除其中的ygrA基因,HPLC分析突变株和野生株的发酵产物的差异,并比较粗提物对5株MDR菌抑制活性。结果 HPLC分析结果表明与野生株相比,突变株中化合物1和化合物2产量分别产量提高了9倍和7倍;突变株发酵液粗提物对其中3株MDR菌抑制活性较野生株明显提高。结论 通过阻断GntR家族调控子ygrA激活了Streptomyces sp.OUC6819菌株中具有抗MDR菌活性次级代谢产物合成基因簇的表达,为从中发掘新的抗MDR菌抗生素奠定了必要基础;同时,将为其他海洋链霉菌中隐性基因簇的激活提供重要参考。     

小链霉菌HCCB10043产脂肽类抗生素的鉴定及其生物合成基因簇研究

使用高效液相色谱法分离纯化了小链霉菌HCCB10043的重要代谢产物,获得3个精制品;经高分辨质谱、二级质谱与氨基酸分析鉴定其分别为A21978C1、C2和C3。菌株16S rDNA与已知的A21978C产生菌玫瑰孢链霉菌NRRL11379的同源性为99.2%,系统发育分析显示两者的亲缘关系很近;经基因钓取与沉默验证,结果显示该菌株的A21978C生物合成基因簇与玫瑰孢链霉菌报道完全相同。     

海洋放线菌SCSIO 07745中红霉素衍生物的分离、鉴定和生物合成基因簇的分析

目的：对从中国南海沉积物样品中分离的放线菌SCSIO 07745中抑菌活性次级代谢产物进行研究,并对相应产物的生物合成基因簇进行分析。方法：提取菌株SCSIO 07745基因组DNA,利用Illumina Hiseq和PacBio SMRT技术进行基因组测序;通过对16S rDNA序列进行分析构建系统发育进化树以鉴定菌种;以有机溶剂萃取得到发酵产物并利用正相反相柱层析等色谱手段进行分离纯化;通过波谱数据分析对化合物进行结构鉴定。利用生物信息学技术对基因组进行注释并对合成该化合物的基因簇进行定位分析,推导其生物合成途径。结果：该放线菌被鉴定为糖多孢红霉菌Saccharopolyspora erythraea,从其发酵产物中分离鉴定了2个大环内酯类化合物sporeamicin A(1)和erythromycin A enol ether(2)。全基因组序列测序发现该菌株基因组DNA为线状,含有31个次级代谢产物生物合成基因簇,其中基因簇3可能负责红霉素衍生物的生物合成,并对其生物合成途径进行了推导。结论：筛选得到了1株产生红霉素类化合物的海洋糖多孢红霉菌S. erythraea SCSIO 07745,为红霉素类抗生素的开发提供了新的菌株资源。同时,该菌株的全基因组序列为其蕴藏的次级代谢产物的挖掘奠定了基础。     

雷帕链霉菌次级代谢产物及其生物合成的研究进展

摘要：雷帕链霉菌(Streptomyces rapamycinicus)是一种重要的工业菌株,主要用于生产新型大环内酯类抗生素——雷帕霉 素。该抗生素具有抗真菌、抗肿瘤、免疫抑制和抗衰老等众多生物活性,临床上主要用作器官移植的免疫抑制剂以及抗肿瘤药 物。全基因组测序表明,雷帕链霉菌野生型菌株NRRL5491基因组全长12.7Mb,编码多达48个次级代谢产物生物合成基因簇(共 长达3Mb),证明其具备强大的次级代谢潜力。除雷帕霉素以外,至今已有多种活性天然产物被鉴定,包括放线菌酸、尼日利亚 菌素、洋橄榄叶素、安莎类抗生素和六烯类抗生素等,相关合成基因簇及其生物合成途径已被解析。本文将就雷帕链霉菌中各 种次级代谢产物的生物学功能、生物合成基因簇及其生物合成过程等研究进展进行总结梳理,并就如何更好挖掘雷帕链霉菌中 的活性天然产物进行简单展望与讨论。     

湖泊放线菌SIIA-A16124的分类鉴定及基因组挖掘

目的 对湖泊放线菌SIIA-A16124进行分类鉴定和基因组挖掘。方法 采用多相分类法对菌株的形态学、生理生化、细胞壁化学组分、16S rRNA基因序列进行测定和分类鉴定,采用基因组挖掘分析生物合成基因簇,经发酵培养、抗菌活性检测及活性产物质谱分析,推测其活性产物的化合物结构类别。结果 菌株SIIA-A16124的16S rRNA基因与菌株Actinokineospora inagensis NRRL B-24050T同源性最高为99%;菌株SIIA-A16124在ISP3培养基上中等产孢和水解淀粉的特性与模式菌株存在明显差异;鉴定菌株SIIA-A16124为动孢菌Actinokineospora sp.,具有羊毛硫肽生物合成基因簇,其活性次级代谢产物属于羊毛硫肽类抗生素。结论 首次发现动孢菌属放线菌具有生物合成羊毛硫肽类抗生素的能力。     

微生物药物产生菌功能基因组学研究进展

微生物药物是一类化学结构和生物活性多样的次级代谢产物,近年来其多个产生菌基因组序列已经被测定完成,在此基础上开展的功能基因组研究方兴未艾,并在抗生素生物合成、形态分化、调控、系统发育与进化以及次级代谢产物挖掘等方面有着新的发现,展现出广阔的研究前景.本文重点阐述了四种重要抗生素产生菌功能基因组学的研究现状,集中于青霉素高产的遗传机制、红霉素产生菌红色糖多孢菌基因组与转录组分析、链霉素产生菌灰色链霉菌中A因子调控网络、阿维菌素产生菌作为次级代谢物异源表达的通用宿主与超高产菌株构建以及新型天然产物的挖掘等研究内容,同时简要介绍了当前我国微生物药物产生菌基因组学的研究概况,并从基础与应用两个角度对其未来发展趋势进行了展望.     

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     

Spectinomycin resistance in rpsE mutants is recessive in Streptomyces roseosporus

Eight spontaneous mutants of Streptomyces roseosporus resistant to spectinomycin (SpcR) were mapped to distinct transversions or deletions in the rpsE gene. Most of the mutations were strongly recessive to the wild type SpcS allele. This suggests that some SpcR alleles of rpsE may be useful in a spectinomycin based counter-selection system.     

组合抗性筛选法选育达托霉素高产菌株

目的利用组合抗性筛选法选育达托霉素高产菌株。方法以玫瑰孢链霉菌(Streptomyces roseosporus ATCC 11379)为出发菌株,通过在不同浓度梯度的达托霉素和链霉素复合抗性平板上进行抗性筛选。结果筛选到一株高产达托霉素的突变株D1000-S3-2,经摇瓶发酵验证达托霉素发酵单位可达59mg/L,比出发菌株提高了63.8%。结论实验证明组合抗性筛选是一种简单高效筛选方法。     

阴离子交换树脂对Streptomyces roseosporus发酵液中达托霉素的分离纯化研究

目的:研究阴离子交换树脂对Streptomyces roseosporus发酵液中达托霉素的纯化工艺。方法:通过比较不同种类的阴离子交换树脂,以树脂对达托霉素的吸附量、洗脱率、纯度为考察指标综合评价。结果:筛选出对发酵液中达托霉素吸附较高,并具有较高回收率,杂质吸附较低的阴离子交换树脂330。确定最佳吸附条件为:吸附方式为静态吸附,吸附温度为15℃～30℃,吸附液的pH8.0～8.5,饱和吸附时间为10 h;最适洗脱条件为:洗脱方式为静态洗脱,洗脱剂为0.8 mol.L-1 NaCl水溶液,洗脱体积为12倍树脂体积,洗脱时间为8 h。结论:确定了阴离子交换树脂330对达托霉素的纯化工艺,在优化条件下,发酵液中达托霉素的纯度由2%提高到了60%,回收率达87.5%。     

丝裂霉素C在眼科的应用及并发症

目的总结丝裂霉素C在眼科领域的应用现状。方法查阅近年来国内外相关文献,归纳丝裂霉素C在翼状胬肉切除术、青光眼滤过性手术、角膜屈光术等眼科多方面的应用及出现的并发症。结果与结论丝裂霉素C在眼科多方面均取得较好的疗效,但也存在较多的并发症。把握丝裂霉素C给药的途径、浓度及接触时间,可降低术后复发率,减少并发症。     

慢性呼吸道感染患者呼吸道分泌物分离奈瑟菌的cppB与pJD1基因检测

目的检测慢性呼吸道感染患者分离奈瑟菌属菌种的cppB、pJD1,探讨cppB与pJD1检测对奈瑟菌属菌种鉴定及奈瑟菌感染诊断的意义。方法用常规聚合酶链反应(PCR)和real-time PCR方法,分别检测慢性呼吸道感染患者呼吸道分离的209株不同菌种奈瑟菌cppB以及pJD1基因。结果分离菌种的43株可检出cppB(阳性率20.6%),29株对检测pJD1的淋球菌核酸扩增荧光检测试剂呈阳性反应(阳性率13.9%),其中4株的cppB及pJD1检测均为阳性反应(阳性率1.9%)。结论引起慢性呼吸道感染的奈瑟菌属许多菌种具有淋球菌隐蔽质粒cppB,可与检测pJD1的淋球菌核酸扩增荧光检测试剂呈阳性反应。