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地中海拟无枝菌酸菌是一种稀有放线菌，可以产生临床上有着重要应用的抗生素利福霉素，其衍生物对于治疗分支杆菌特别有效，是治疗由结核分支杆菌和麻风分枝杆菌引起的结核病和麻风病的一线药物。利福霉素生物合成基因簇既受到了传统的同位素标记喂养和诱变实验研究，又受到了现代遗传学和生物化学实验研究。自发现以来，已有很多化学半合成利福霉素衍生物出现，但是由于利福霉素结构过于复杂，这些化学半合成修饰主要发生在利福霉素的C-3或者C-4位。一些实验研究暗示组合生物合成和诱变合成可以用于合成新的利福霉素衍生物，因而彻底解析利福霉素的生物合成过程必然会有益于达到这个目的。 此博士毕业论文主要包括四个部分。 第一部分系统性地预测和分析了地中海拟无枝菌酸菌U32基因组中潜在的编码次级代谢产物的生物合成基因簇。主要分析了聚酮合酶、非核糖体多肽合成酶和萜类合酶来源的次级代谢产物，经过分析发现，U32菌株至少有26个次级代谢产物生物合成基因簇，其中有4个(rif、tps1、lyc和nrps11)位于染色体的核心区域，1个(nrps10)位于类核心区域，而其它21个分散在非核心区域，这种分布特点与其它已测序的放线菌非常相似。 第二部分在地中海拟无枝菌酸菌利福霉素生物合成基因簇(rif)中鉴定了两个参与利福霉素SV至B生物转化的基因，分别是编码转酮酶的rif15和编码P450的rif16。首先，通过比较产利福霉素SV的地中海拟无枝菌酸菌U32、产B的S699、ATCC21789和ATCC13685的约90-kb的利福霉素生物合成基因簇，以及回补实验得出编码P450的rif16是参与利福霉素SV至B生物转化的一个必需基因。其次，通过遗传学方法鉴定了编码转酮酶的rif15是参与利福霉素SV至B生物转化的另一个必需基因。最后，在U32中整个rif敲除的突变体中同时转入ATCC21789 rif15和rif16两个基因，发现这些转化子是可以将培养液中添加的标准品SV转化为B的，而转了rif15和rif16的天蓝色链霉菌和耻垢分支杆菌并不能将SV转化为B，这似乎暗示着rif基因簇外还有第三个基因编码产物参与SV至B的生物转化过程。然而进一步的研究发现，这种Rif15和Rif16参与的利福霉素SV至B的生物转化也可以在转了ATCC21789rif16的U32rifA突变体粗蛋白液中检测出，进一步的催化机制还在进行当中。 第三部分研究了地中海拟无枝菌酸菌发育分化蛋白BldD的功能。尽管地中海拟无枝菌酸菌BldD对rif基因簇不同启动子有一定的结合能力，但是通过遗传学分析发现BIdD对U32利福霉素合成能力或者色素没有明显影响。在野生菌ATCC13685中，BldD对利福霉素合成的影响是不稳定的，但是对ATCC13685发育分化和其它色素合成是有影响的，这也说明BldD在放线菌中的功能进化上是比较保守的。 第四部分发现和发明了一种通过两步转座的方法来随机缺失天蓝色链霉菌基因组。复旦大学硕士生俞梅英通过这种两步转座方法筛选了105个随机缺失突变体(效率约为千分之一)，选择了几个缺失比较大的克隆用脉冲场凝胶电泳(eFGE)和CGH芯片分析。CGH结果显示有很多大的缺失克隆是符合预期的。对做芯片的所有克隆也做了表型分析，发现只有423、420和551在无机盐上生长很差或者几乎不生长，而其余克隆都是可以正常生长的。这说明了这种两步转座法来随机缺失基因组是有效的。