白黄链霉菌313(Streptomyces abloflavus 313)是从我国陕西省土壤中分离得到的一株生防链霉菌,其次级代谢产物为一类环六肽抗真菌抗生素NW-G01。本课题研究拟通过构建环六肽NW-G01产生菌的基因组文库,并利用基于 PCR 和southern blotting的文库筛选方法从文库中克隆NW-G01生物合成基因簇,使用生物信息学的方法对克隆到的生物合成基因簇 DNA 序列进行分析,对开放阅读框的功能进行推测及注解,从而明确NW-G01生物合成基因簇结构及相关基因功能,为通过对结构基因和调节基因改造获得NW-G01高产菌株或者利用S.alboflavus 313生物合成此类抗生素新的衍生物奠定基础。
Streptomyce alboflavus 313;cyclohexapeptide NW-G01;biosynthetic gene clusters;gene disruption;intermediates
本课题主要开展新型环六肽抗生素NW-G01生物合成的研究,在项目开展早期,由于基因组测序费用大幅降低,而原课题设计的构建基因文库和筛选目标基因既耗时又易出现漏筛和假阳性问题,我们采取了基因组测序的办法避开上述问题,顺利地开展并完成本课题的目标。首先,筛选到Streptomyce alboflavus 313的生长固体培养基——MS培养基和对安普霉素抗生素的敏感性,利用自行构建温敏载体pCIMt005(安普霉素抗性)进行接合转移,成功得到接合子,建立了S. alboflavus 313的遗传操作方法。我们对S. alboflavus 313基因组测序,利用生物信息学定位并克隆了NW-G01生物合成基因簇,并通过失活结构基因orf89进行了验证。通过对S. alboflavus 313基因组的搜索和基因敲除实验发现一个远离基因簇的色氨酸卤化酶S7_orf53也参与到NW-G01的生物合成途径中。失活了一个编码P450氧化酶基因orf92,发现一个新的氯化中间产物。根据以上研究结果,首次推导出了新型环六肽抗生素NW-G01的生物合成途径。此外,我们还优化了S. alboflavus 313的液体培养基成分,提高NW-G01产量2.7倍左右;并从中发现一个新的NW-G01类似物NW-G12,解析了结构。以上研究结果部分已经总结成论文,已发表学术论文三篇。