论文部分内容阅读
盐霉素是由白色链霉菌产生的聚醚类抗生素,作为球虫抑制药和生长促进剂被广泛的应用于畜牧业和家禽业.最新研究表明盐霉素能够高效抑制上皮肿瘤干细胞,具有潜在的临床应用前景.相比其它聚醚类抗生素,盐霉素的生物合成机制迄今仍不十分清楚,包括三元螺环、六元环结构的形成以及聚酮链的释放等.同时,盐霉素高产菌株BK3-25 工业发酵产量高达70 g/L 以上,但其高产机制尚未清楚解析.我们通过体内遗传学和体外生化分析发现,盐霉素生物合成相关酶SlnM 虽然与SAM 依赖的甲基转移酶高度同源、但并不执行甲基转移的功能,而是利用SAM 或sinefungin(SAM 依赖的甲基转移酶抑制剂)作为辅因子,催化盐霉素中C18-C19 位双键以及三元螺环的形成.进一步的实验证明用SAM 或sinefungin结构中的正电荷对整个反应来说是至关重要的.基于盐霉素产生菌基因组序列分析,揭示了发酵过程中极端豆油偏好性产生的原因.同时,通过竞争性基因簇缺失、胞内前体定量手段,靶向增强特定前体的供应,在野生型菌株和高产菌株中盐霉素产量分别提高6 g/L 和2.8 g/L,终产量达到6.6 g/L(提高了10 倍)和14.3 g/L(提高了24.35％).高产菌株BK3-25和野生型菌株DSM 41398 的全基因组精细比对,发现其存在一个75 kb 大片段缺失和55 个SNVs/InDels.在DSM 41398 中分别敲除75 kb 区域和PKS-6 基因簇,产量分别提高了1 倍和2.6 倍.此外,BK3-25 中盐霉素生物合成基因簇转录量提高了约十几倍,这也可能是其高产的部分原因.55 个SNVs/InDels 中涉及11 个调控基因,其中基因SLNWT3357 缺失突变株的产量和转录量分别达到高产菌株的31％和42％.通过功能组学手段来解析高产机制,进而利用分子生物学手段对高产菌株进行改造,将会成为微生物药物高效制造的有效手段.