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链霉菌能够产生众多的次级代谢产物，其生物合成大多都受到多层次的调控，如途径特异性、全局性和小分子物质介导的调控等。氯丝菌素(chlorothricin)是由抗生链霉菌产生的一种螺环乙酰乙酸内酯类抗生素，该类抗生素多数都具有良好的抗菌能力，部分有抗癌活性，因而具有潜在的应用价值。本文对抗生链霉菌中氯丝菌素生物合成的途径特异性调控基因—chlF1和chlF2作用的分子机制进行深入研究，旨在为产生菌的优化改造以及氯丝菌素产量的提高提供重要的依据。 氯丝菌素生物合成基因簇内存在两个途径特异性调控基因—chlF1（编码TetR家族调控蛋白）和chlF2（编码SARP家族调控蛋白）。通过同源双交换对chlF1和chlF2进行破坏，得到的突变株(ΔchlF1和ΔchlF2)均失去产生氯丝菌素的能力，当分别用完整的chlF1和chlF2回补ΔchlF1和ΔchlF2时，互补株产生的氯丝菌素恢复到了野生型的水平，表明chlF1和chlF2是氯丝菌素生物合成的正调控基因。调控机制研究表明:ChlF1通过激活与Ⅰ型聚酮长链延伸相关的酰基辅酶A羧基转移酶编码基因chlJ的转录，抑制自身基因chlF1、主动协助转运蛋白编码基因chlG和Ⅱ型硫酯酶编码基因chlK的转录，而调控氯丝菌素的生物合成。微量热泳动实验揭示ChlF1对这几个靶位点的解离常数都是在102-140nM范围内。荧光标记的Footprinting实验证明ChlF1与靶位点结合的保守序列均为5-GTAANNATTTAC-3，此反向重复序列被定向突变后，ChlF1就不能与此结合。我们通过体内体外实验证明，糖基化的氯丝菌素和几种途径中间产物都能够作为信号分子应答途径特异性调控子ChlF1，协同调控氯丝菌素的生物合成。通过在天蓝色链霉菌M1146中构建GusA体内报告系统的方法，找到了ChlF2直接结合的靶基因是chlF1，并通过荧光定量PCR实验进一步证明ChlF2通过激活chlF1的转录及ChlF1的靶基因—chlJ的转录来间接地控制氯丝菌素的生物合成。 为了提高氯丝菌素的产量，我们首先用卡那霉素抗性基因的启动子来替换chlF2自身启动子，构建的菌株在96h时使chlF2自身的转录水平及chlF1的转录水平分别提高了270倍和470倍左右，而ChlF1的靶基因—chlJ的转录水平在96h时提高了640倍左右。由于ChlF2对这些基因转录水平的影响，从而导致构建的高产菌株F2OE中的氯丝菌素产量提高了2倍左右，而其前体脱氯氯丝菌素的产量则提高了14倍左右，同时其他糖基化前体化合物的产量也都有不同程度的提高。此外，生物活性测定表明，氯丝菌素及其前体脱氯氯丝菌素都具有良好的抗枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和酿脓链球菌等条件性致病菌的活性，同时还对肺癌细胞、肝癌细胞和乳腺癌细胞有不同程度的抑制作用。