具有产生安莎类抗生素潜能的放线菌的分子筛选

目的建立一种高通量筛选具有产生安莎类抗生素潜能的放线菌的分子筛选方法。原理3-氨基-5-羟基-苯甲酸（AHBA）是安莎类抗生素生物合成的前体。在通过氨基莽草酸途径生物合成AHBA的过程中，AHBA合酶是催化5-氨基-3-脱氢-5-脱氧莽草酸形成AHBA的一个特异性关键酶。AHBA合酶基因的存在可以作为放线菌菌株具有合成安莎类抗生素能力的一个必要而非充分的条件。AHBA合酶基因高度保守，通过PCR方法可以建立一种针对AHBA合酶基因存在与否的、具有安莎类抗生素产生潜能的放线菌菌株高通量筛选方法。方法根据已知AHBA合酶序列的相似性，设计了针对AHBA合酶基因中高度保守的一段755bp片段大小的PCR筛选寡核苷酸引物，用于从土壤中分离的未知放线菌高通量筛选。结论从1900株土壤分离的未知放线菌中筛选获得33株AHBA合酶基因阳性菌株，即具有安莎类抗生素产生潜能的放线菌菌株。     

Streptomyces sp.4353中3-氨基-5-羟基-苯甲酸（AHBA）合酶基因的克隆及其在大肠埃希菌中的表达

目的 克隆Streptomyces sp.4353中的3-氨基-5-羟基-苯甲酸(AHBA)合酶基因,并将其在大肠埃希菌中表达.方法参与AHBA生物合成的5个基因,即氨基奎尼酸脱水酶基因、氨基奎尼酸/莽草酸脱氢酶基因、AHBA合酶基因、氧化还原酶基因和磷酸酶基因通常连锁,形成一个AHBA生物合成基因簇.本文通过分析、比较已知AHBA生物合成基因簇的基因组织结构特点和序列保守性,设计引物,以Streptomyces sp.4353的总DNA为模板,在已知737bp AHBA合酶基因部分序列的基础上,通过PCR扩增其上、下游DNA序列,克隆至pMD18-T载体上,测序、拼接并进行生物信息学分析.以pET24a(+)为表达载体,对克隆得到的AHBA合酶基因在大肠埃希菌BL21-Codon Plus(DE3)-RIL中进行表达和SDS-PAGE检测.结果从Streptomyces sp.4353中得到了一段2872bp大小的DNA片段(NCBI GenBank接受号EU734184),其中含有AHBA生物合成基因簇中的AHBA合酶基因、氧化还原酶基因和磷酸酶基因(部分);AHBA合酶基因在大肠埃希菌中得到了成功表达,在SDS-PAGE上可见到清晰的、与预计大小(42.7ku)一致的蛋白表达特异条带.结论 Streptomyces sp.4353中的AHBA合酶基因的克隆以及在大肠埃希菌中的表达为进一步研究该基因的功能奠定了基础.本研究克隆得到的2872bp DNA片段还有可能用于AHBA的杂合/异源生物合成,以及安莎类抗生素的组合生物合成.     

FADH2-依赖型卤化酶阳性放线菌1076的筛选、分类鉴定及其代谢产物的结构研究

目的 筛选FADH2-卤化酶阳性菌株发现天然卤化物.方法 设计新的简并引物对200株放线菌基因组卤化酶基因扩增以筛选阳性菌株,并进行比对分析;对阳性菌株进行分类鉴定,对其代谢产物进行HPLC-MS分析.结果 筛选得到到51株阳性菌,其中一株与恩拉霉素的同源性为99％.对该编号为1076的菌株进行的分类鉴定结果,确定为Streptomyces macrosporeus.对其代谢产物进行的HPLC-MS分析显示,其代谢产物与恩拉霉素同质.结论 卤化酶阳性菌株1076属于S.macrosporeus的一个菌株,是新的恩拉霉素产生菌.     

AHBA合酶基因的筛选与放线菌素D产生菌的发现

根据3,5-AHBA合酶基因序列的保守性所设计的简并引物,通过PCR的方法,从20株未知产物放线菌菌株中,获得两个AHBA合酶基因阳性菌株(S.violaceusniger 4353和Streptomyces rochei 4088).同源性分析显示,克隆到的3,5-AHBA合酶与已知的3,5-AHBA合酶蛋白序列有一定的同源性(86%～87%).对其中一株阳性菌株4353(S. violaceusniger 4353)的发酵活性产物进行了化学分离纯化和TLC、HPLC-UV、MS、1H.NMR和13C-NMR等分析结构鉴定,表明其发酵产生的一个活性成分为放线菌素D.基因单交换阻断实验结果证明,4353菌株所产生的放线菌素D确实与3,5-AHBA合酶基因相关.本文对获得这一结果的可能原因进行了讨论.     

芽孢杆菌XZ7产生的amicoumacin类抗生素

目的 发现芽孢杆菌菌株XZ7次级代谢产物中amicoumacin类化合物.方法 16S rRNA鉴定菌株XZ7;菌株XZ7液体发酵,溶剂萃取,UPLC-DAD-MS分析amicoumacin类化合物;中压液相和高压液相色谱对化合物389-1和389-2进行分离纯化;根据核磁共振波谱和高分辨质谱数据对化合物389-1和389-2进行化合物结构鉴定.结果 芽孢杆菌XZ7产生的amicoumacin类化合物389-1和389-2为已知化合物AI-77-F和AI-77-H.结论 菌株XZ7为潜在新amicoumacin类抗生素的产生菌.     

龟裂链霉菌工业菌中zwf1基因的阻断对土霉素生物合成影响

目的运用代谢工程手段对龟裂链霉菌工业菌(Industrial Streptomyces rimosus,SRI)进行基因改造,提高土霉素(oxytetracycline,OTC)产量。方法利用pKC1139质粒阻断SRI基因组中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase)编码基因zwf1。结果筛选得到一株OTC高产突变株,将突变株与原始菌株进行发酵,发现OTC产量比原始菌株提高了36.2%。结论 SRI基因组中zwf1基因的缺失使细胞合成土霉素的能力增强;龟裂链霉菌中初级代谢关键基因调控会影响次级代谢。     

半红树植物海芒果内生与根际细菌多样性及抗农用真菌活性研究

摘要：勘探半红树植物海芒果内生和根际细菌多样性,挖掘具有高效广谱抗农用真菌活性菌株。以7种植物病原真菌为指示菌,采用平板对峙法对海芒果组织和根际中分离到的细菌进行抑菌活性筛选,并对活性菌株的基因组DNA进行聚酮合酶(PKS)基因与非核糖体肽合成酶(NRPSs)基因的扩增及检测。从海芒果组织和根际中共分离到454株细菌,隶属于35属71种,从中筛选出15株细菌在至少1个抗菌活性检测中显示阳性,总阳性率为21.13%,其中6株细菌对多种指示菌均有抑制活性;且15株活性菌株的基因组DNA均扩增出至少1种次级代谢产物合成基因。综上所述,广西山口红树林自然保护区内半红树植物海芒果内生和根际细菌具有丰富物种多样性、抗农用真菌活性及合成聚酮类和非核糖体肽类化合物的潜能。     

儿科患者鲍曼不动杆菌氨基糖苷类修饰酶基因的表达

目的 研究从儿科肺炎患者中分离的鲍曼不动杆菌对氨基糖苷类抗生素的耐药性和常见的7种氨基糖苷类修饰酶基因特征.方法 56株鲍曼不动杆菌(AB)收集自2006年分离的儿科临床肺炎患儿的深部痰培养标本,均采用 VITEK-32全自动微生物鉴定仪GNI和GNS卡进行细菌鉴定和药敏试验.氨基糖苷类修饰酶基因检测采用聚合酶链式反应(PCR)方法.结果 检测的56株鲍曼不动杆菌菌有8株呈多重耐药性,阳性率14.29%,8株多重耐药菌对氨基糖苷类药物阿米卡星、妥布霉素和庆大霉素均耐药,其余菌株对氨基糖苷类药物均敏感,氨基糖苷类药物的耐药率14.29%.除呋喃妥因及β-内酰胺类抗生素氨苄西林、头孢唑林和头孢曲松外其它抗生素的耐药率均在15%以下.7种氨基糖苷类修饰酶基因中检出2株aac(3)-Ⅱ(3.57%),2株aac(6')-Ib(3.57%),4株aac(6')-Ⅱ(7.14%),6株ant(3")-Ⅰ(10.71%);aac(3)-Ⅰ、ant(2")-Ⅰ和aac(6')-Ⅰad均阴性.对3种氨基糖苷类抗生素耐药的菌株均检出了氨基糖苷类修饰酶基因.结论 (1)儿科患者虽然极少应用氨基糖苷类抗生素,但由于氨基糖苷类修饰酶基因可借助于整合子、转座子和质粒等在同种和异种细菌间传播,使其对氨基糖苷类抗生素也产生了一定的耐药性.(2)鲍曼不动杆菌儿科患者分离株对阿米卡星、庆大霉素和妥布霉素的耐药与aac(3)-Ⅱ、aac(6')-Ib、aac(6')-Ⅱ和ant(3")-Ⅰ四种基因有关.不同地区细菌的修饰酶基因有很大差异,而儿童与成人患者亦有不同,因此要重视儿科患者鲍曼不动杆菌氨基糖苷类抗生素耐药性和耐药基因研究.     

深海链霉菌Streptomyces sp.SCSIO 04777中肠道菌素的分离鉴定

目的对从印度洋深海沉积物中分离的1株深海放线菌Streptomyces sp.SCSIO 04777进行鉴定并对其抗菌活性次级代谢产物进行研究。方法通过16SrDNA序列分析并构建系统发育进化树来鉴定菌株,利用有机溶剂萃取、正相和反相硅胶层析等分离手段对海洋放线菌SCSIO 04777的发酵产物进行分离纯化,通过波谱数据分析并参阅文献对化合物进行结构鉴定。结果该放线菌被鉴定为Streptomyces sp.SCSIO04777,并从其发酵产物中分离鉴定了芳香聚酮类化合物-肠道菌素。结论首次筛选得到了1株产生肠道菌素的深海链霉菌,为肠道菌素的开发利用提供了新的菌株资源。     

高效液相色谱质谱法测定格尔德霉素基因阻断变株产物

目的:在研究格尔德霉素(GDM)生物合成的过程中利用基因阻断技术分别阻断 GDM 生物合成的起始基因3-氨基-5-羟基苯甲酸(AHBA)基因、含 AHBA 基因并与之相连的聚酮合酶(PKS)基因簇以及 GDM 生物合成相关的 PKS 和 PKS 后修饰基因簇 CT-PKS 获得3个 GDM 基因阻断变株。为了比较分析他们的次级代谢产物,采用高效液相色谱质谱法测定发酵液组分。方法:发酵液经过乙酸乙酯提取后用反相高效液相色谱分析。分析柱为迪马公司 Diamonsil~(TM)(钻石)C_(18)(4.6 mm×150 mm,5μm);流动相是40%～100%甲醇,30 min 梯度洗脱;流速1 mL·min~(-1);二极管阵列检测器(DAD),检测波长304nm。利用电喷雾质谱(ESI)通过正负离子扫描获得相应化合物的相对分子质量信息;利用质谱的源内裂解技术获得相应化合物的结构信息。结果:检测发现,阻断2个不同的 GDM 生物合成基因以后主要产生2个不同于 GDM 的化合物。结论:该方法可快速、准确地对基因工程变株发酵新产物进行早期鉴别,指引后续的化学分离,并用于其他 GDM 基因阻断变株产物的定性。     

The biosynthesis of 3-amino-5-hydroxybenzoic acid (AHBA), the precursor of mC7N units in ansamycin and mitomycin antibiotics: a review

The aminoshikimate pathway of formation of 3-amino-5-hydroxybenzoic acid (AHBA), the precursor of ansamycin and other antibiotics is reviewed. In this biosynthesis, genes for kanosamine formation have been recruited from other genomes, to provide a nitrogenous precursor. Kanosamine is then phosphorylated and converted by common cellular enzymes into 1-deoxy-1-imino-erythrose 4-phosphate, the substrate for the formation of aminoDAHP. This is converted via 5-deoxy-5-aminodehydroquinic acid and 5-deoxy-5-aminodehydroshikimic acid into AHBA. Remarkably, the pyridoxal phosphate enzyme AHBA synthase seems to have two catalytic functions: As a homodimer, it catalyzes the last reaction in the pathway, the aromatization of 5-deoxy-5-aminodehydroshikimic acid, and at the beginning of the pathway in a complex with the oxidoreductase RifL it catalyzes the transamination of UDP-3-keto-D-glucose. The AHBA synthase gene also serves as a useful tool in the genetic screening for new ansamycins and other AHBA-derived natural products.     

2株海洋真菌共培养产青霉酸及其抗菌活性研究

目的研究2株海洋真菌Penicillium janthinellum HK1-6与Trichoderma reesei HK1-12共培养体系中的次级代谢产物变化及其抗菌活性。方法采用代谢组学方法分析共培养中的差异化合物,采用高效液相法对共培养中的青霉酸进行定性及定量分析,采用带毒培养基法和滤纸片法评价青霉酸的抗真菌及抗人类致病细菌活性。结果有97个差异化合物仅在真菌HK1-6与HK1-12共培养体系产生;真菌HK1-6在共培养刺激下分泌青霉酸的产量增加,较HK1-6纯培养时提高约1.2倍;青霉酸对真菌HK1-12和5株人类致病细菌均具有较强抗菌作用。结论共培养策略可以激活真菌某些沉默的代谢途径或提高某些代谢产物的产量,是挖掘海洋真菌次级代谢产物的有效途径。     

南极普里兹湾海绵共附生放线菌的分离及其次级代谢潜力评估

【目的】通过研究了解南极海域海绵共附生放线菌的多样性以及活性次级代谢产物的合成潜力。【方法】采用11种分离培养基对南极海绵进行放线菌的分离培养,对分离到的菌株进行抗菌及微藻克生活性的筛选,对活性菌株的进行基于聚酮合酶、非核糖体肽合成酶和卤化酶的基因筛选。【结果】共分离得到59株海绵共附生放线菌,分布于9个属中,以链霉菌最多。21株具有较好的抗菌活性;6株菌表现出明显的赤潮微藻克生活性;有7株活性菌株至少含2种关键的功能基因,菌株OAct311和408同时含有4种功能基因。【结论】研究结果揭示了南极海绵共附生放线菌物蕴含丰富的放线菌资源并且有较高的合成活性次级代谢物的潜力,具有深一步研究的价值。     

A simple screening method for insecticidal substances from actinomycetes

A simple and selective assay system was developed in the search for new insecticidal substances from Actinomycetales strains propagated on solid culture media. The strains were first tested for their ability to produce antimicrobial compounds. Only strains displaying weak or no activity were retained and screened in the insecticidal bioassay. Microbial solid cultures were given as food to larvae and to adults of Musca domestica to detect insecticide producers. A second phase, after extraction of the active compounds, consisted of an evaluation of the insecticidal potency and a primarily biological identification of the products synthesized by the selected strain. Of 6,280 actinomycete strains which were screened, 47 were active but only 30 of these were finally chosen in the second phase of screening. All these strains, except one, produced known metabolites such as piericidins, avermectins or valinomycin. The one strain, CL307-24, and its insecticide products appeared novel and will be the topic of further study.     

外膜蛋白对59株大肠埃希菌耐药性的影响

目的:研究外膜蛋白对59株耐头孢西丁大肠埃希菌耐药性的作用。方法:用聚合酶链反应(PCR)方法检测外膜蛋白OmpF基因;用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测外膜蛋白;微量稀释法测定20种抗菌药物对试验菌株的敏感性。结果:59株大肠埃希菌中,29株OmpF基因阳性(49%),其中在产AmpC酶25株中有20株OmpF基因阳性;OmpF基因缺失的30株大肠埃希菌均未出现OmpF蛋白条带,其中13株同时缺失OmpC蛋白条带,29株OmpF基因阳性菌中有4株缺失OmpF蛋白条带;这59株菌对多种抗菌药物耐药。结论:OmpF基因及蛋白的缺失是非产AmpC酶菌对头孢西丁耐药的主要原因;孔蛋白缺失主要产生头孢西丁耐药,而对试验中的其它抗菌药物影响较小。     

Goadsporin, a chemical substance which promotes secondary metabolism and morphogenesis in streptomycetes. I. Purification and characterization

Streptomycetes, which belong to the Gram-positive bacteria, produce secondary metabolites and sporulate. The timing of starting the secondary metabolite production and the sporulation depends on environmental conditions such as nitrogen and carbon sources. In order to obtain a tool for understanding the regulation mechanism, we carried out screening for chemical substances that induce secondary metabolism and sporulation in streptomycetes and found an active substance from the culture broth of Streptomyces sp. TP-A0584. This substance designated goadsporin promoted the formation of red pigment and sporulation at a concentration of 1 microM in Streptomyces lividans TK23 which does not produce the pigment under normal growth conditions. Goadsporin is an oligopeptide consisting of 19 amino acids with the molecular formula C72H97N19020S2. Sporulation and/or secondary metabolite production was induced in 36 streptomycetes strains among 42 strains tested. These results suggest that goadsporin acts on a common regulation pathway for sporulation and secondary metabolism in streptomycetes and can be a powerful tool to analyze the regulation mechanism.     

深海链霉菌Streptomyces sp. OUCT16-23中放线菌素类次级代谢产物的研究

目的 对一株深海链霉菌Streptomyces sp. OUCT16-23的次级代谢产物进行研究,发现具有新颖化学结构和良好生物活性的化合物。方法 采用V6培养基对Streptomyces sp. OUCT16-23进行发酵培养,经高效液相色谱（HPLC）纯化得到化合物1和2,并综合运用质谱（HR-ESI-MS）、核磁共振（NMR）等波谱学方法进行结构鉴定。结果 从深海链霉菌Streptomyces sp. OUCT16-23中分离得到2个放线菌素类化合物,actinomycin D（1）和actinomycin V（2）,并发现其对多重耐药菌Staphylococcus aureus CCARM 3090,Enterococcus faecalis CCARM 5172,Enterococcus faecium CCARM 5203和Klebsiella pneumoniae ATCC 13883具有显著的抑制活性。结论 从Streptomyces sp. OUCT16-23中分离鉴定了具有优良抗多重耐药菌活性的 2个放线菌素类化合物,为筛选放线菌素类抗生素高产菌株奠定了基础。     

Cyanotoxin Screening in BACA Culture Collection: Identification of New Cylindrospermopsin Producing Cyanobacteria

Microcystins (MCs), Saxitoxins (STXs), and Cylindrospermopsins (CYNs) are some of the more well-known cyanotoxins. Taking into consideration the impacts of cyanotoxins, many studies have focused on the identification of unknown cyanotoxin(s)-producing strains. This study aimed to screen strains from the Azorean Bank of Algae and Cyanobacteria (BACA) for MCs, STX, and CYN production. A total of 157 strains were searched for mcy, sxt, and cyr producing genes by PCR, toxin identification by ESI-LC-MS/MS, and cyanotoxin-producing strains morphological identification and confirmation by 16S rRNA phylogenetic analysis. Cyanotoxin-producing genes were amplified in 13 strains and four were confirmed as toxin producers by ESI-LC-MS/MS. As expected Aphanizomenon gracile BACA0041 was confirmed as an STX producer, with amplification of genes sxtA, sxtG, sxtH, and sxtI, and Microcystis aeruginosa BACA0148 as an MC-LR producer, with amplification of genes mcyC, mcyD, mcyE, and mcyG. Two nostocalean strains, BACA0025 and BACA0031, were positive for both cyrB and cyrC genes and ESI-LC-MS/MS confirmed CYN production. Although these strains morphologically resemble Sphaerospermopsis, the 16S rRNA phylogenetic analysis reveals that they probably belong to a new genus.     

基于NF-κB信号通路筛选产抗炎活性次级代谢产物的红树林真菌

摘要：目的 以福建漳江口红树林沉积物来源真菌为对象,筛选产抗炎活性次级代谢产物的红树林真菌。方法 将pNFκB-luc 与pRL-SV40-C报告基因质粒共转染Raw264.7细胞,脂多糖(LPS)刺激该细胞建立体外炎症模型,构建双荧光素酶报告基因筛选体 系,对福建漳江口红树林沉积物来源真菌的发酵粗提物进行抗炎活性筛选;CCK-8法检测粗提物对Raw264.7细胞活力影响;光学显 微镜观察粗提物对LPS刺激的Raw264.7细胞分化作用。结果 从102株红树林沉积物来源真菌中获得5株阳性菌株,其发酵粗提物可 明显抑制LPS诱导的Raw264.7细胞中NF-κB信号通路活化,菌株编号分别为H788、H1458、H515、XT20-8和T2-3'。结论 5株红树 林沉积物来源真菌产生的次级代谢产物可通过抑制NF-κB信号通路发挥抗炎作用,其活性成分值得开展进一步化学研究。