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随着临床耐药菌的不断出现,具有新结构和新作用机制抗生素的发现显得尤为迫切。环脂肽类化合物因其复杂多变的结构、广泛的生物学活性和独特的作用机制在抗感染药物研发中独树一帜。因此,新型环脂肽的发现对于抗耐药菌抗生素的开发具有重要意义。一直以来微生物活性天然产物都是药物先导的重要来源,新颖微生物资源的开发已成为新活性天然产物发现的有效途径之一。前期研究表明尚未被充分开发的溶杆菌中含有丰富的未知非核糖体肽合成途径,为新型环脂肽的发现提供了新资源。为此,我们开展了抗生素溶杆菌(Lysobacter antibioticus)ATCC 29479中新型环脂肽的定向发掘,以及其与吩嗪和吩噁嗪类化合物生物合成的相关性研究,具体包括以下两方面:1.抗生素溶杆菌ATCC 29479中新型环脂肽的定向发现和作用机制研究。通过对菌株29479基因组序列的生物信息学分析,定位了 2个新颖的NRPS基因簇(wbp和GC5)。通过结构预测指导的培养基筛选从菌株29479中定向发现了一个新型环脂肽WBP-29479A1,包括11个氨基酸和一个3-羟基脂肪酸。通过基因敲除实验明确了 WBP-29479A1的合成基因簇并推测了其可能的生物合成途径,为进一步结构改造和产量优化奠定了基础。此外,生物活性研究表明WBP-29479A1具有显著抗MRSA活性,其抗菌活性与细菌细胞膜小分子甲基萘醌相关。目前,GC5基因簇编码产物的定向挖掘仍在开展。2.环脂肽WBP-29479A1与吩嗪和吩噁嗪类化合物生物合成的相关性研究。通过比较菌株29479野生型和突变株29479△WBP的代谢谱,发现突变株中除WBP-29479A1消失外,另有两类化合物也随之消失。通过紫外吸收谱和LC-MS数据分析,推测其中一类为吩嗪类化合物。通过对wbp基因簇中泛醌氧化酶基因的敲除和突变株代谢产物检测,我们推测WBP-29479A1可能通过抑制泛醌氧化酶的活性,进而促进吩嗪类化合物的合成,具体机制仍有待后续研究。此外,差异转录组数据显示突变株29479△WBP中吩嗪合成基因的转录水平与野生型相当,我们推测WBP-29479A1的合成终止可能影响了吩嗪合成基因的翻译水平或蛋白后修饰亦或生物合成前体的供应等。通过分离鉴定,我们发现另一类为吩噁嗪类化合物。通过吩噁嗪合成前体的饲喂实验,发现突变株29479△WBP中吩噁嗪消失的关键因素是前体2-氨基苯酚供应不足。后续,可以通过明确菌株29479中2-氨基苯酚合成受阻的原因,进一步解析WBP-29479A1与吩噁嗪类化合物生物合成的关系。上述研究一方面发现了新型抗MRSA环脂肽WBP-29479A1,为溶杆菌新天然产物的基因组发掘提供了新范例;另一方面揭示了新颖的微生物次级代谢调控方式,为天然产物的生理功能研究提供了新思路。