红树林土壤微生物模块化聚酮合酶基因(簇)及其多样性研究

聚酮类化合物(Polyketide)是一类重要的具有药用价值的生物活性分子.通过宏基因组学技术获得了红树林土壤微生物中模块化聚酮合酶(Polyketide Synthase,PKS)基因(簇),并对其多样性进行了研究.首先构建了该红树林土壤微生物的16SrDNA文库,初步分析了红树林土壤样本的细菌群落组成,发现许多菌群曾经被报道存在PKS基因簇,约占整个细菌群落的75%.利用相关菌群的PKS酮基合成酶结构域(Ketosynthase,KS)的保守区域序列信息设计简并引物,并构建了KS DNA序列文库.经测序获得131条新型KS序列,该结果表明红树林土壤微生物中蕴含了许多新型的聚酮类化合物合成酶.为了进一步获得聚酮合酶基因(簇),我们通过土壤微生物宏基因组Cosmid文库的构建与筛选,得到了13个属于trans-AT PKS,cis-AT PKS,NRPS/PKS Hybrid等类型的聚酮合酶的基因(簇),并通过构建KS序列的系统进化树分析了样本中聚酮合酶的多样性组成.     

利用KS基因筛选Ⅱ型聚酮类化合物产生菌的方法研究

根据酮基合酶编码基因(ketoacyl synthase,KS)的同源性设计简并引物,并利用PCR技术快速筛选携带聚酮类化合物编码基因的放线菌菌株.试验筛选了33株放线菌菌株,检测获得PKSⅡ型阳性菌株16株.克隆并测序获得16条KS基因序列,进行BLAST同源性比对,与GenBank中已知的KS基因序列的相似度在89%~99%之间.提交GenBank,获得的各菌株KS基因登录号为FJ620885~FJ620889,FJ620892,FJ878801~FJ878810.抑菌实验表明,携带KS基因的16株放线菌中,13株具有抑制真菌活性,2株具有抑制革兰氏阳性细菌活性.系统进化树分析表明16株放线菌可以分为7个类群,其中,具有产生新型聚酮类化合物潜力的菌株8株,说明筛选出的KS基因具有一定的多样性.结果表明,利用PCR技术可以快速有效筛选Ⅱ型KS基因,为生物资源的开发利用奠定基础.     

荧光假单胞菌phlD基因的克隆、表达及功能

对荧光假单胞菌合成2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)操纵子的关键基因phlD进行了克隆,并采用E.coli BL21(DE3)/pET28a(+)对phlD进行了诱导表达,其指导合成的PhlD蛋白融合表达后为42000Da.生物信息学方法分析PhlD具有PKSⅢ型聚酮合酶的结构及催化聚酮缩合、酰基转移反应的功能,并推测PhlD催化底物丙二酸单酰辅酶A经过聚酮缩合途径合成间苯三酚及其衍生物.对重组菌进行了摇瓶发酵并检测出发酵液中确有产物间苯三酚的合成.     

海洋灰绿曲霉聚酮合酶基因的克隆与序列分析

为了研究海洋灰绿曲霉中抗肿瘤聚酮化合物灰绿霉素A的生物合成机制,需获得相关的聚酮合酶基因簇。根据灰绿霉素A合成途径推断,该化合物母核由非还原型PKS(NR-PKS)催化合成,本文使用LC系列简并引物得到灰绿曲霉中NR-PKS基因片段,再通过基因走读技术得到22.8kb的DNA序列,其含有7个完整的开放阅读框。通过BLAST分析,序列中包含1个NRPKS编码基因,全长8 451bp,命名为Agpks1。AgPks1与烟曲霉PksP、黑曲霉Alb1有很高的同源性。该工作对研究Agpks1对灰绿霉素A或其他聚酮产物合成的催化机制具有重要意义。     

何首乌中一种Ⅲ型PKS基因的克隆及生物信息学分析

Ⅲ型聚酮合酶即查耳酮合酶超家族,能催化生成一系列结构各异、具有不同生理活性、含有查耳酮合酶基本骨架的植物次生代谢产物。根据不同植物Ⅲ型PKSs基因的保守序列,设计简并引物,采用RT - PCR和RACE技术,首次从传统中药材何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.)中克隆到一种Ⅲ型PKS基因,其cDNA全长1228bp, 编码379个氨基酸,命名为FmPKS (GenBank登录号: GQ411431)。该基因含有三个内含子, 与迄今报道的绝大部分Ⅲ型PKS含有一个内含子不同,而与最近报道的虎杖中克隆的PcPKS2基因相同。通过生物信息学方法对其编码蛋白的序列进行同源性分析,构建了系统进化树,并对其等电点、疏水性及二级结构、跨膜区域等理化性质进行了初步预测,为进一步研究其功能奠定了基础。     

蛇足石杉内生真菌Shiraia sp. Slf14中III型聚酮合酶的表达、纯化及生物信息学分析

竹红菌素是我国特有的一类苝醌类光敏色素,在开发新型抗肿瘤抗病毒药物、光敏活性农药及新型光电转换材料等方面应用前景广阔.聚酮合酶（ Polyketide synthase,PKS）是合成竹红菌素的一种关键酶,通过全基因组测序及分析发现在Shiraia sp. Slf14中存在一个III型聚酮合酶基因.利用RT-PCR技术,以其总RNA为模板,扩增得到目的片段,并成功构建表达载体pET-22b（+）-PKSIII,采用Ni-NTA亲和层析法纯化目的蛋白,在大肠杆菌BL21（ DE3）中成功表达出了目的蛋白,SDS-PAGE结果显示表达重组产物分子质量约为43 kDa,与理论值一致,为III型聚酮合酶的催化活性研究提供理论依据.     

蛇足石杉内生真菌Shiraia sp.Slf14中Ⅲ型聚酮合酶的表达、纯化及生物信息学分析

竹红菌素是我国特有的一类苝醌类光敏色素,在开发新型抗肿瘤抗病毒药物、光敏活性农药及新型光电转换材料等方面应用前景广阔.聚酮合酶(Polyketide synthase,PKS)是合成竹红菌素的一种关键酶,通过全基因组测序及分析发现在Shiraia sp.Slf14中存在一个III型聚酮合酶基因.利用RT-PCR技术,以其总RNA为模板,扩增得到目的片段,并成功构建表达载体p ET-22b(+)-PKSIII,采用Ni-NTA亲和层析法纯化目的蛋白,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达出了目的蛋白,SDS-PAGE结果显示表达重组产物分子质量约为43 k Da,与理论值一致,为III型聚酮合酶的催化活性研究提供理论依据.     

Peniodionoxanthone,一个新的来自内生真菌Penicillium sp.聚酮类次级代谢产物

从银鹊树内生真菌(Penicillium sp.)的液体发酵液中经乙酸乙酯萃取,正相硅胶柱层析,反相液相色谱制备得到3个聚酮类化合物Peniodionoxanthone(1),(R)-coniochaetone B(2),5-methoxyl-(R)-coniochaetone B(3).化合物1-3的结构通过NMR和MS等手段确定,其中Peniodionoxanthone(1)为一新化合物,化合物3是首次从自然界发现的天然产物.此类化合物从结构上归为聚酮类化合物,此类化合物在各种生物活性中扮演着重要作用.     

具有抗农作物病原真菌活性链霉菌Ⅰβ1菌株的筛选鉴定及其聚酮合酶基因分析

从土壤中筛选出一株具有抗农作物病原真菌活性链霉菌,命名为Ⅰβ1.根据生理生化特性对其进行了鉴定及16S rRNA基因序列同源性比对,分析了该菌株的发酵滤液抑菌稳定性和聚酮合酶基因.结果表明:该菌株初步鉴定为链霉菌属,Ⅰβ1菌株发酵滤液在温度为-20~55℃,紫外线照射10~30 min,pH为1.0~9.0条件下均较稳定,聚酮合酶基因在其系统分类上与Streptomyces noursei ATCC 11455制霉菌素生物合成基因簇的聚酮合酶基因分枝较近.     

小链霉菌HCCB10043敲除硫酯酶基因的工程菌株构建及其代谢产物的研究

小链霉菌(Streptomyces parvus)HCCB10043的主要代谢产物为脂肽类化合物A21978C,其基因组序列中包括了非核糖体肽合成酶(NRPS non ribosomal peptide synthetase)、聚酮合酶(PKS polyketide synthases)以及NRPS-PKS混合的多酶体系基因簇,它们的共同特点是在代谢产物生物合成簇中连接有一个硫酯酶域,即TE(thioesterase)domain.硫酯酶可以使已经合成的化合物链的合成过程终止,并且具有水解释放成熟脂肽以及环化线性脂肽链的功能.通过对联二吡啶类代谢产物合成簇中TE基因的敲除构得工程菌株,工程菌发酵结果表明联二吡啶类代谢产物产量减少.