《從隱性基因簇中發現新安莎黴素》是依託山東大學，由王浩鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：從隱性基因簇中發現新安莎黴素
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王浩鑫
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
聚酮類化合物是天然產物中最大的類群，臨床上套用的藥物一半以上屬於聚酮類。以利福黴素和格爾德黴素為代表的安莎黴素是聚酮類的一個亞類，這類化合物通常具有非常突出的活性。從生物合成的角度推測，自然界中還存在大量未被發現的安莎黴素。在前期大規模篩選安莎黴素產生菌的工作基礎上，本項目擬在次生代謝生物合成和調控的理論指導下進行異源表達，用穿梭BAC載體將隱性安莎黴素合成基因簇導入通用宿主中，通過調節途徑專一性調控基因的表達激活整個基因簇，獲得結構新穎的安莎黴素，對自然界中安莎黴素的多樣性獲得新的認識。對結構新穎的安莎黴素開展生物合成研究，為進一步的結構改造奠定基礎。本申請突破傳統的天然產物發現模式，強調利用未培養微生物和遺傳操作困難微生物資源中的隱性生物合成基因資源，為我國創新藥物發現在天然產物源頭提供支持，在拓寬微生物藥物化學的研究領域方面具有重要意義。
結題摘要
本項目的預定目標是通過基因簇異源表達獲得隱性安莎基因簇所編碼的化合物。項目從多個層次進行展開，並分別取得了顯著進展。首先，在資源方面，我們獲得了8條新安莎合成基因簇和5條含AHBA合成基因的非安莎基因簇，通過PCR追蹤篩選新獲得了約50株AHBA陽性菌。對這些新資源的綜合分析，我們提出了簡便可行的通過AHBA合酶基因判斷基因簇新穎性的標準。其次，在異源表達方面，我們建立了一套由三部分組成的“通用的”大片段基因簇異源表達系統，：1.鏈黴菌-大腸桿菌穿梭BAC載體pCCESAC2，2.基於Red重組和pCCESAC2載體的fosmid重疊克隆拼接方法，3.基於安莎黴素高產菌株鏈黴菌LZ35和擬無枝菌酸菌S699構建的敲除了主代謝產物的異源表達底盤菌。該系統的可用性已經過驗證，從技術操作層面為基因簇異源表達掃清了障礙。但是，對分別來自宏基因組和2株小單孢菌的3條五酮安莎基因簇進行異源表達卻遇到了困難，儘管嘗試了培養條件最佳化、組成型啟動子替換和組成型表達途徑特異性正調控基因等策略，但都未能獲得最終產物。與此同時，我們也積極嘗試在原始菌株中對沉默安莎基因簇進行激活，成功從鏈黴菌LZ35中獲得了的新骨架8酮萘安莎neoansamycins，從鏈黴菌LC6中獲得了新骨架5酮苯安莎junlimycins。最後，在生物合成方面，我們解析了鏈黴菌LZ35中9酮萘安莎hygrocins的生物合成途徑，發現hygrocins聚酮鏈的氧化斷裂由一類屬於luciferase-like monooxygenase家族的新型Baeyer-Villiger氧化酶催化完成。另外，我們還對鏈黴菌LZ35中的多烯類化合物Cuevaenes和對三聯苯類化合物Echosides開展了的生物合成研究。Cuevaenes的起始單元為3-羥基苯甲酸，與安莎起始單元AHBA結構上相似，其合成途徑的PKS部分也與安莎途徑相似，對其生物合成的研究成果有望用於安莎黴素類化合物的合成生物學改造。本項目的研究成果目前已發表SCI論文4篇，尚有些成果待整理與發表。
