脂肪酸生物合成—发现抗菌药物的靶位

耐药性致病菌的不断出现，迫切要求不断地开发新型抗菌药物。随着对细菌的基因组及酶学研究，发现细菌与哺乳动物的脂肪酸生物合成酶具有显著差异，可作为抗菌药物筛选靶位。目前已知的几个细菌脂肪酸生物合成酶抑制剂，除了异烟肼已作为抗结核病药物外，在临床上还没有得到应用。本文对细菌脂肪酸生物合成所涉及到的酶和蛋白质、已知的脂肪酸生物合成抑制剂及抑制剂的筛选研究进行了综述。     

吸水链霉菌17997产生氢醌型格尔德霉素及其生物合成中间产物

目的 了解格尔德霉素生物合成PKS后修饰过程中的一些细节.方法 对格尔德霉素产生菌吸水链霉菌17997及其格尔德霉素生物合成聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)后修饰基因阻断变株(gdmP-和gdmN-)在ISPII平板不同时间的培养物进行乙酸乙酯提取,硅胶板TLC和NaOH显色分析,检测GDM及其生物合成中间产物,并利用LC-MS对中间产物进行鉴定.结果 吸水链霉菌17997原株、gdmN-和gdmP-变株在培养时间72～96h,发现氢醌型格尔德霉素(GQH2)、氢醌型4,5-双氢-7-去氨甲酰基-7-羟基格尔德霉素(H2GQH2-dC)和氢醌型4,5-双氢格尔德霉素(H2GQH2)分别为主要组分,相应的醌型化合物为次要组分;之后,这些氢醌型化合物随培养时间延长逐渐消失,相应的醌型化合物成为主要组分.双向硅胶板TLC分析证实GQH2、H2GQH2-dC和H2GQH2均可在空气中自发氧化为相应的醌型化合物.结论 在吸水链霉菌17997的GDM生物合成PKS后修饰过程中,首次提出GQH2自发氧化为GDM可能是氢醌型向醌型转变的位点,同时它也是GDM生物合成最后一步.     

链霉菌产生的纤溶活性蛋白酶Cgw-3的初步药效学

链霉菌是当今抗生素产生及生产的重要来源之一。链霉菌为非致病菌,不产生内毒素,工业化培养条件相当成熟。多数链霉菌还外分泌多种蛋白酶,对其生长发育具有重要作用, 链霉菌还能产生蛋白酶抑制剂保护所分泌的蛋白不受破坏［1,2］。从链霉菌代谢产物研制纤溶活性蛋白酶的主要优点是发酵工艺成熟,生产成本低,产物的提取、纯化也可能比较简便。从链霉菌中开发纤溶活性蛋白酶,目前还不多见［3,4］。本实验室利用本所设计的模型,从土壤中筛选得到一株链霉菌,其发酵产物Cgw-3在体外显示纤溶活性［5］。本文用金黄地鼠软脑膜血栓模型和大鼠实验性颈动脉模型研究了Cgw-3的体内溶栓活性,并对Cgw-3在体外的抗血小板聚集作用进行了研究。     

苯安莎类抗生素的一种早期鉴别方法

目的建立一种对苯安莎类抗生素特异的颜色反应早期鉴别方法。方法根据碱性处理苯安莎类抗生素，使其安莎链与苯环连接的酰胺键开裂后化合物呈紫色的原理，建立了将发酵液粗提品进行薄层色谱层析后采用2．0mol／LNaOH溶液喷涂显色的早期鉴别方法；以格尔德霉素为例，在硅胶板上的检测灵敏度为4μg。结论采用该颜色鉴别反应方法：①对两株确证为新的格尔德霉素产生菌Streptomyces sp．4-4以及Streptomyces sp．3-57进行了佐证；②对吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus 17997的一株格尔德霉素生物合成后修饰基因阻断变株CT-1中产生的格尔德霉素前体物及其类似物，在硅胶板上进行了快速定位和初步鉴别。     

4,5-双氢-7-去氨甲酰基-7-羟基-19-S-甲基格尔德霉素及其与格尔德霉素生物合成PKS后修饰的关系

目的在吸水链霉菌17997格尔德霉素生物合成PKS后修饰gdmN-变株发酵产物中寻找新格尔德霉素衍生物。方法 gdmN-变株发酵上清液乙酸乙酯提取后,进行硅胶板TLC分析;对一个红色目标化合物进行了HPLC和高分辨质谱分析,并对其进行了1H-和13C-核磁共振(NMR)分析;对红色目标化合物在吸水链霉菌17997格尔德霉素PKS基因阻断变株中进行了生物转化实验。结果在gdmN-变株发酵产物中发现了1个预期的红色目标化合物(4,5-双氢-7-去氨甲酰基-7-羟基-19-S-甲基格尔德霉素);该目标化合物可被格尔德霉素生物合成PKS后修饰系统7-O-氨甲酰化,生成4,5-双氢-19-S-甲基格尔德霉素。结论在gdmN-变株中发现了4,5-双氢-7-去氨甲酰基-7-羟基-19-S-甲基格尔德霉素;该化合物可被格尔德霉素PKS后修饰系统继续7-O-氨甲酰化,但不能C-4,5氧化。     

Streptomyces sp.4353中3-氨基-5-羟基-苯甲酸（AHBA）合酶基因的克隆及其在大肠埃希菌中的表达

目的 克隆Streptomyces sp.4353中的3-氨基-5-羟基-苯甲酸(AHBA)合酶基因,并将其在大肠埃希菌中表达.方法参与AHBA生物合成的5个基因,即氨基奎尼酸脱水酶基因、氨基奎尼酸/莽草酸脱氢酶基因、AHBA合酶基因、氧化还原酶基因和磷酸酶基因通常连锁,形成一个AHBA生物合成基因簇.本文通过分析、比较已知AHBA生物合成基因簇的基因组织结构特点和序列保守性,设计引物,以Streptomyces sp.4353的总DNA为模板,在已知737bp AHBA合酶基因部分序列的基础上,通过PCR扩增其上、下游DNA序列,克隆至pMD18-T载体上,测序、拼接并进行生物信息学分析.以pET24a(+)为表达载体,对克隆得到的AHBA合酶基因在大肠埃希菌BL21-Codon Plus(DE3)-RIL中进行表达和SDS-PAGE检测.结果从Streptomyces sp.4353中得到了一段2872bp大小的DNA片段(NCBI GenBank接受号EU734184),其中含有AHBA生物合成基因簇中的AHBA合酶基因、氧化还原酶基因和磷酸酶基因(部分);AHBA合酶基因在大肠埃希菌中得到了成功表达,在SDS-PAGE上可见到清晰的、与预计大小(42.7ku)一致的蛋白表达特异条带.结论 Streptomyces sp.4353中的AHBA合酶基因的克隆以及在大肠埃希菌中的表达为进一步研究该基因的功能奠定了基础.本研究克隆得到的2872bp DNA片段还有可能用于AHBA的杂合/异源生物合成,以及安莎类抗生素的组合生物合成.     

具有产生安莎类抗生素潜能的放线菌的分子筛选

目的建立一种高通量筛选具有产生安莎类抗生素潜能的放线菌的分子筛选方法。原理3-氨基-5-羟基-苯甲酸（AHBA）是安莎类抗生素生物合成的前体。在通过氨基莽草酸途径生物合成AHBA的过程中，AHBA合酶是催化5-氨基-3-脱氢-5-脱氧莽草酸形成AHBA的一个特异性关键酶。AHBA合酶基因的存在可以作为放线菌菌株具有合成安莎类抗生素能力的一个必要而非充分的条件。AHBA合酶基因高度保守，通过PCR方法可以建立一种针对AHBA合酶基因存在与否的、具有安莎类抗生素产生潜能的放线菌菌株高通量筛选方法。方法根据已知AHBA合酶序列的相似性，设计了针对AHBA合酶基因中高度保守的一段755bp片段大小的PCR筛选寡核苷酸引物，用于从土壤中分离的未知放线菌高通量筛选。结论从1900株土壤分离的未知放线菌中筛选获得33株AHBA合酶基因阳性菌株，即具有安莎类抗生素产生潜能的放线菌菌株。     

实验室小规模微生物琼脂平板发酵培养操作模式优化

正微生物发酵主要分为固态和液态两种模式,在实验室和工业生产中,固态和液态发酵培养均具有广泛的应用。在科研单位微生物实验室中,琼脂平板(或培养皿)和摇瓶分别是微生物固态与液态发酵培养的常用器皿;琼脂培养基平板不仅可以用于制备液态发酵的起始种子或孢子悬液,更可以为科研单位微生物实验室提供一定数量的发酵培养物,用于分离纯化或积累目标样品化合物。近年来,本文作者及所在课题组对微生物(主要是放线菌)进行琼脂平板发酵培养,然后收集发酵培养物,从中发