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硫肽类抗生素是一类富含硫元素，氨基酸残基被高度修饰的聚肽类化合物。良好的生物活性使该家族化合物成为研究关注的热点。生物合成机制的研究表明，硫肽类化合物的合成采用核糖体依赖的生源途径，其后修饰过程涉及的反应种类众多、机制新颖且作用顺序十分复杂，导致对于硫肽大环骨架形成共性研究极其困难。硫肽家族成员SulfomycinⅠ分子结构中不含侧环体系，大环骨架上的个性化修饰较少，因而是潜在的研究硫肽类抗生素生物合成共性机制的平台。 我们首先建立了SulfomycinⅠ产生菌Streptomyces viridochromogene subsp.Sulfomycini ATCC29776的发酵条件和遗传转移系统。随后，我们以黏粒pJTU2554作为载体，构建了S.viridochromogene ATCC29776的基因组文库。利用依据环化脱水酶保守氨基酸序列设计的简并引物进行PCR扩增，获得了SulfomycinⅠ的环化脱水酶基因片段。我们以该片段为探针，利用原位杂交的方法对基因组文库进行筛选。经PCR、酶切分析、Southern杂交及端基测序验证后，选取阳性黏粒cos-1进行了全长测序，得到约38.5 kb的DNA序列，分析鉴定了26个开放式读码框(ORF)。通过生物信息学分析、基因同框缺失和异源表达实验，证实了所获黏粒cos-1已包含了完整的SulfomycinⅠ生物合成基因簇（orf9-orf24）。 依据生物信息学分析，我们认为orf11至orf20参与SulfomycinⅠ大环骨架生物合成。通过体内基因同框缺失及前体肽蛋白体外表达方法相结合，我们推测了大环骨架形成的路径是由orf19编码的前体肽为起始，环化脱水酶ORF11、ORF12、ORF16催化形成噻唑啉、噁唑啉及甲基噁唑啉，随后在ORF13、ORF14的作用下脱氢形成噻唑、噁唑及甲基噁唑。ORF17、ORF18负责结构肽中丝氨酸、苏氨酸发生脱水反应产生不饱和双键，而SulfomycinⅠ中的核心吡啶环是由ORF15、ORF20催化，经由脱水丝氨酸之间的[4+2]环加成反应生成。 SulfomycinⅠ分子结构中个性化修饰包括:4位脱水苏氨酸碳末端的甲基化及羟基化、6位甘氨酸的羟甲基化及分子末端的酰胺结构。通过对基因簇中所有个性化后修饰相关基因进行敲除，我们初步确定了每个基因的功能。蛋白体外测活实验证实，P450氧化酶ORF9的功能是催化SulfomycinⅠ分子中6位甘氨酸上发生羟化反应，而SAM依赖的甲基转移酶ORF10在ORF9催化形成的羟基上引入甲基，形成6位的羟甲基化修饰。对SAM自由基甲基化蛋白ORF21和未知功能蛋白ORF22的研究中，我们发现两者在催化过程中有一定的相互作用，它们的作用位点是4位苏氨酸残基末端的碳原子。基因簇中的ORF23经体内基因同框缺失研究表明，其功能是负责SulfomycinⅠ末端酰胺化。 综合所有个性化后修饰基因功能的研究，我们发现SulfomycinⅠ个性化后修饰过程存在着高度的交叉性。我们在体内同时进行orf9、orf21及orf23的敲除，构建了个性化后修饰全部中断的突变株，并检测到大环骨架上没有任何个性化后修饰的化合物，成功地将大环骨架形成与个性化后修饰进行了分离。获得的这一去个性化后修饰体系可成为大环骨架形成机制深入研究的平台，也为后续优化分离大环骨架，进行体外重构个性化后修饰途径打下了重要基础。 总之，我们克隆了SulfomycinⅠ的生物合成基因簇，基于各基因的功能研究提出了SulfomycinⅠ的生物合成机制。并通过一系列的体内实验、中间体化合物分离、体外生化实验阐明了所有个性化修饰基因的功能。在此基础上，通过去个性化研究成功将大环骨架合成与个性化后修饰进行了分离，建立了一个硫肽类化合物共性机制研究的平台。