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基因工程菌Streptomyces bingchenggensis BCJ60的次级代谢产物研究

基因工程菌Streptomyces bingchenggensis BCJ60的次级代谢产物研究 天然产物研究与开发
2022-11-25
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导读:本文对基因工程菌的次级代谢产物化学成分及杀虫活性进行研究。

李建宋1  李 亚2*  郝之奎1  张明涛1  王继栋3  向文胜4

1 台州职业技术学院医学与制药工程学院

2 浙江海正药业股份有限公司

3 湖州师范学院生命科学学院、

4 东北农业大学生命科学学院


前言

聚酮类化合物主要是由聚酮合酶催化将低级羧酸通过连续的缩合反应产生的一类天然产物,包括大环内酯、四环素、蒽醌和聚醚等。从药理学的角度来看,聚酮类化合物是新型药物的重要来源,主要用作抗生素、免疫抑制剂、抗寄生虫、降胆固醇和抗肿瘤药物。聚酮合酶每个结构域的功能都与最终产物的结构呈现对应关系,因而,可以利用这种对应关系来编辑生物合成基因,从而设计合成产物,由此产生出一个崭新的研究领域——聚酮合酶的组合生物学。学者们主要通过减少、增加或者替换聚酮合酶的模块及模块中的结构域来组合产生新的产物,如通过对链霉菌Streptomyces avermitilis中聚酮合酶基因簇aveLAT-ACP进行改造获得一株基因工程菌,从该工程菌次级代谢产物中分离获得两个新的阿维菌素衍生物25-甲基伊维菌素和25-乙基伊维菌素。

本课题组在前期的研究中,对冰城链霉菌Streptomyces bingchenggensis BC-120-4中编码聚酮合酶的milF基因进行改造得到基因工程菌株Streptomyces bingchenggensis BCJ60,该菌株不能编码C-5酮基还原酶,从而阻断米尔贝霉素A3/A4/B2/B3的合成。通过基因定向改造,生物合成基因簇发生改变,有可能激活了某些生物合成途径得到新的代谢产物。因此,本研究主要对基因工程菌株Streptomyces bingchenggensis BCJ60的次级代谢产物进行研究,以期获得具有应用价值的高效杀虫抗生素。


代表性结果


讨论与结

本文通过对基因工程菌Streptomyces bingchenggensis BCJ60次级代谢产物进行了系统的研究,得到11个化合物,其中化合物12是两个新化合物。在之前的研究中,本课题组已对基因工程菌Streptomyces bingchenggensis BCJ60次级代谢产物进行了初步的研究获得了12个新化合物,并且都是米尔贝霉素类化合物。这说明通过基因定向改造,生物合成基因簇发生改变,激活了某些生物合成途径,得到新的代谢产物,有助于进一步了解米尔贝类化合物生物合成机制。对新化合物杀虫活性实验表明,化合物12对朱砂叶螨和松材线虫都表现了显著的杀灭活性,并且与商品化的米尔贝霉素A3/A4无显著性差异,说明化合物12不仅有望作为米尔贝霉素A3/A4的替代杀虫剂,还有可能通过对其结构修饰得到活性更高的新一代农用或兽用抗生素。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2022年第10期,欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)


引用格式李建宋,李亚,郝之奎,等.基因工程菌Streptomyces bingchenggensis BCJ60的次级代谢产物研究[J].天然产物研究与开发,2022,34:1727-1735. Li JS,Li Y,Hao ZK,et al.Secondary metabolites from the genetically engineered strainStreptomyces bingchenggensis BCJ60[J].Nat Prod Res Dev,2022,34:1727-1735.


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