恰塔努加鏈霉菌多重次級代謝過程調(diào)控機制的探索.pdf

1、鏈霉菌是活性天然產(chǎn)物的重要來源。研究表明，工業(yè)鏈霉菌基因組中除目標產(chǎn)物外，往往含有豐富的隱性次級代謝基因簇。如何激活這些基因簇，是充分挖掘鏈霉菌藥用基因資源的關(guān)鍵。鏈霉菌次級代謝產(chǎn)物的生物合成過程由復雜的多層次調(diào)控系統(tǒng)所控制，其中γ-丁酮內(nèi)酯(GBL)信號系統(tǒng)就是其中一個重要的調(diào)控體系。本論文針對納他霉素工業(yè)生產(chǎn)菌恰塔努加鏈霉菌L10進行研究，揭示了恰塔努加鏈霉菌GBL分子受體協(xié)同調(diào)控機制;同時解析了恰塔努加鏈霉菌隱性角蒽酮類化合物基因

2、簇激活的分子機制。
　　早期研究表明L10中GBL受體ScgR與GBL合成酶ScgA組成一個全局調(diào)控體系。通過基因芯片比較△scgA和L10在轉(zhuǎn)錄組上的差別，我們發(fā)現(xiàn)ScgA參與糖酵解、三羧酸循環(huán)等初級代謝過程;同時，多種調(diào)控蛋白和次級代謝基因簇在△scgA中的轉(zhuǎn)錄水平也有明顯變化。SprA是ScgR的重要同源蛋白，△sprA表現(xiàn)為固體培養(yǎng)基上形態(tài)分化滯后及液體培養(yǎng)基中納他霉素產(chǎn)量下降;EMSA和DNase I footprint

3、ing實驗表明，SprA可以結(jié)合自身基因上游兩個自調(diào)控元件，意味著SprA具有自我調(diào)控作用。基因芯片數(shù)據(jù)表明sprA的轉(zhuǎn)錄受到ScgA的正調(diào)控作用;然而SprA通過抑制scgA的轉(zhuǎn)錄從而參與調(diào)控GBL信號分子的產(chǎn)生。大腸桿菌異源熒光檢測表明SprA可以直接調(diào)控scgR的轉(zhuǎn)錄。因此，SprA是一個通過影響GBL信號分子產(chǎn)生，從而參與形態(tài)分化和次級代謝的全局調(diào)控蛋白。
　　基因組測序表明恰塔努加鏈霉菌L10中存在34個次級代謝基因簇（

4、包括目標產(chǎn)物納他霉素），然而大部分基因簇在實驗室條件下以沉默狀態(tài)存在。通過生物信息學分析，發(fā)現(xiàn)其中含有一個隱性的角蒽酮類化合物基因簇（命名為恰塔霉素基因簇）。通過在L10中過表達途徑特異性調(diào)控基因chaⅠ，成功激活了恰塔霉素基因簇并檢測到恰塔霉素A和B。結(jié)構(gòu)解析表明恰塔霉素A和恰塔霉素B屬于結(jié)構(gòu)新穎的角蒽酮類化合物。細胞活性實驗表明恰塔霉素B具有較好的抗腫瘤細胞增殖活性和抗細菌活性。研究表明，GBL信號受體ScgR、SprA及GBL信號