微生物次级代谢产物合成基因簇预测分析

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1、微生物次级代谢产物合成基因簇预测分析微生物次级代谢产物及其生物合成基因簇预测分析------antiSMASH次级代谢产物及其生物合成基因簇简介主要内容antiSMASH分析方法及流程antiSMASH的优势与比较次级代谢产物的分类鉴定概貌2微生物学发展史中四位重要人物LouisPasteur法国人，开创了微生物技术的新时代AlexanderFleming苏格兰人，发现青霉素及其治疗传染性疾病的功效，1945年获得诺贝尔生理医学奖Selmanworksman美国人，对土壤微生物产生抗生素物质进行了系统和开创性工作，发现了抑制肺结核的链霉菌素，1

2、952年获得诺贝尔生理医学15奖FranciscoMalpartida西班牙人，于1984年，第一个克隆了放线紫红素的完整合成基因簇3次级代谢产物简介Ø次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质Ø主要来源：放线菌、真菌等ZwittermicinA4次级代谢产物简介polyketides(typeI)聚酮(PK)polyketides(typeII)polyketides(typeIII)nonribosomalpeptides非核糖体肽(NRP)bacteriocin

3、s细菌素aminocoumarins基香豆素butyrolactones丁内酯terpenes萜烯beta-lactamsβ-内酰胺siderophores铁载体indoles吲哚类lantibiotics羊毛硫抗生素aminoglycosides/aminocyclitols氨基糖甙类/氨基环醇ectoines四氢嘧啶nucleosides15核苷phosphoglycolipids磷酸糖脂melanins黑素类others5次级代谢产物简介u抗生素：抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗肿瘤等酶抑制剂免疫抑制剂u生理活性物质受体拮抗剂………..6次级代

4、谢产物生物合成基因簇u次级代谢产物的编码基因通常在基因组中成簇存在，编码具有多种功能的复合酶u研究的最清楚为llNRPS：nonribosomalpeptidessynthetasePKS：polyketidessynthetaselNRPS-PKS15hybrid7次级代谢产物生物合成基因簇ØØØØＰＫＳ和ＮＲＰＳ复合酶的基因主要是由连续的模块(Ｍｏｄｕｌｅ)构成,每个基因模块的产物可催化多聚酮或多肽链的一轮延伸和可能的修饰。一个基因可能含有多个模块(Ｍｏｄｕｌｅ)模块(Ｍｏｄｕｌｅ)非最小单位（下级单元：结构域）一种次级代谢产物的合成由多个

5、基因共同编码8PKSMcDanieletal.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,96(1999)1846–18519NRPS-PKSBrianM.Kevanyetal.,APPLIEDANDENVIRONMENTALMICROBIOLOGY,2009,1144–115510PKS（Polyketidesynthase）ATACPKSØØ必需结构域：酰基转移酶(Acyltransferase,ＡＴ)酮基合酶(ketosynthase,ＫＳ)酰基载体蛋白(Acylcarrierprotein,ＡＣＰ)非必需结构域：可能含有1～3个修饰

6、酮基的结构域:15酮基还原酶(ＫＲ)脱水酶(ＤＨ)烯酰基还原酶(ＥＲ)。11NRPS（nonribosomalpeptidesynthetase）APCPCØØ必需的结构域:腺苷酰化结构域(Andeylation,Ａ)缩合结构域(Condensation，Ｃ)肽酰载体蛋白结构域(Peptidylcarrierprotein,ＰＣＰ)(thiolationdomain)非必需结构域：差向异构化(Epimerization)：LＮ甲基化(Nmethylation)氧化(Oxidation)等修饰结构域D12次级合成基因簇的挖掘Traditional

7、strategy表型to基因型Genomicsstrategy基因型to表型lNogenebackgroundlLimitedgeneclustersearchinglTime-consuminglAll-viewgenesbackgroundlLarge–scalegeneclustersearchinglTime-saving1513次级合成基因簇的挖掘传统的天然产物分离通常是通过活性跟踪的策略。第一篇对NRPS进行预测的文章NATURE,417,2002J.Antibiot.59(3):168–176,2006J.Antibiot.59(

8、9):533–542,2006Microbiology154,1555–1569,200814Geneclustersdistributedinfun