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基因组挖掘技术是近年来随着高通量测序技术和天然产物合成机制研究而发展起来的一种新的天然产物发现策略,这种策略的应用有可能打破以往的天然产物发现瓶颈,使微生物天然产物研究进入新的黄金时期。本论文将此方法运用到了Streptomyces sp. SS菌株中以期望获得新的活性天然产物或者新的生物合成基因簇。Streptomyces sp. SS分离自贵州土壤中,在正常培养条件下主产新型尿苷肽类MraY转位酶抑制剂sansanmycin及其类似物。Streptomyces sp. SS已完成基因组框架图测序并提交至GenBank中(No.NZ_AKXV00000000.1).通过antiSMASH等生物信息分析平台对Streptomyces sp. SS基因组序列进行初步分析,结果显示该菌株基因组中共含有21个不同类型的生物合成基因簇,除了已经明确的sansanmycin生物合成基因簇外,其余绝大多数为未知产物的基因簇。通过生物信息学分析推测了各个基因簇可能的编码产物,并锁定了目标基因簇cluster 2和cluster 8为本论文的研究对象。通过基因簇的信息注释我们发现cluster 8编码的是NRPS类合成酶,结合Norine数据库检索,我们推测cluster 8的编码产物可能是foroxymithine。 foroxymithine (甲羟米辛)为血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)抑制剂兼具抗高血压的功能,同时又是典型的异羟肟酸型铁载体,有重要的生理意义,但是其生物合成基因簇及合成途径尚未见报道。本工作中首先根据铁载体的特性设计了缺铁培养基来激活cluster 8表达,并从发酵液中分离得到了目标化合物,利用HPLC-MS、NMR等分析方法证实该化合物确实是foroxymithine。当我们在全基因组范围内寻找iron box保守序列时发现cluster 8中存在5个iron boxes,另外Streptomyces sp. SS中能表达DmdR蛋白,提示我们cluster 8的表达是受DmdR蛋白和Fe2+调控的,其编码产物可能是铁载体,进一步说明cluster 8是foroxymithine的生物合成基因簇。接下来我们尝试构建cluster 8中2A结构域的阻断菌株以证实该基因簇负责foroxymithine的生物合成,首次探索了foroxymithine的生物合成基因簇并推测了其合成过程。经过分析我们发现cluster 2与fosfomycin生物合成基因fom1-4, fom A-D高度同源,基因Y19 RS0101925能编码参与fosfomycin生物合成的关键酶磷酸烯醇丙酮酸脱羧酶。Cluster 2和cluster 3正向连接,因此我们推测它们可能共同负责fosfomycin (磷霉素)或其类似物的生物合成。Fosfomycin结构独特且有良好而广泛的抗菌活性,能抑制多药耐药和广泛耐药的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,其中包括耐甲氧西林及耐万古霉素的致病菌,目前已用于治疗临床尿路感染等疾病。鉴于fosfomycin良好的抗菌活性和临床应用前景,我们拟尝试激活Streptomyces sp. SS中的fosfomycin生物合成基因簇,期望得到高产菌株或新的类似物。首先尝试改变培养基的成分,利用fosfomycin常用的发酵培养基来激活或高表达该基因簇,但是并未通过活性追踪到表达产物。随后我们尝试通过过表达调控因子激活沉默基因簇的基因组挖掘方法,分析选取了基因簇2和3中的4个调节基因,并分别构建了它们的过表达菌株,期望能激活该基因簇表达,同时,探索通过过表达调控因子激活沉默基因簇的基因组挖掘方法。