中文摘要：

降低体内低密度脂蛋白胆固醇的水平，是临床上治疗冠心病的有效途径之一，而体内的低密度脂蛋白主要由其受体负责清除，S. chromofuscus来源的天然聚酮化合物herboxidiene被证明能够显著激活体内低密度脂蛋白受体的生物合成，从而降低血浆胆固醇的水平。本项目组在前期构建了S. chromofuscus的基因组DNA文库，并从其基因组中PCR扩增出了I型酮基合成酶的基因片段。本项研究拟在前期研究工作的基础上首先确定herboxidiene的生物合成基因簇，进而构建一套双质粒共表达系统，揭示herboxidiene的生物合成机制，并在S. coelicolor CH999中重构其生物合成途径。之后，利用组合生物合成技术，对聚酮合酶不同模块中的特定结构域分别进行替换或敲除，合成一系列herboxidiene新型类似物，用肝细胞胆固醇代谢模型评估其降胆固醇活性，从中筛选潜在的候选药物。

结论摘要：

降低体内低密度脂蛋白胆固醇的水平，是临床上治疗冠心病的有效途径之一，而体内的低密度脂蛋白主要由其受体负责清除，S. chromofuscus来源的天然聚酮化合物 herboxidiene 被证明能够显著激活体内低密度脂蛋白受体的生物合成，从而降低血浆胆固醇的水平。 本实验对菌株S. chromofuscus A7847 (ATCC 49982)进行了全基因组测序，并对其序列进行了分析，确定了herboxidiene的生物合成基因簇，提出了可能的herboxidiene合成途径。在这一途径下游的三个修饰酶对于最终产物的形成至关重要，为研究herboxidiene生物合成途径中三个关键修饰酶的催化特性，其中的甲基转移酶基因被从ATCC 49982基因组中成功敲除，获得了herboxidiene合成过程中的一系列中间产物，对其结构进行了解析，初步推测了三种修饰酶的催化顺序，为进一步确证这一结果，来源于ATCC 49982的甲基转移酶及羟基化酶分别被重组表达，对这两种重组修饰酶的酶学性质，尤其是底物特异性进行了系统研究，最终确定了三种修饰酶的催化顺序为环氧酶、羟基化酶、甲基转移酶，揭示了herboxidiene的生物合成机制，为将来开发更多的herboxidiene新型类似药物，应用于冠心病的治疗打下了坚实的基础。 同时，在ATCC 49982基因组中发现了一类似蓝色天然色素indigoidine的合成基因簇，通过对该蓝色色素的生物合成途径、调控因素及提取条件进行研究，将其最高产量提高到8.8 g/L，该天然色素在医药及轻工领域具有广阔的应用前景。