阿维菌素的生物合成研究进展与展望.pdf

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1、$D#!第!"卷!第#期!$%%"年#月阿维菌素的生物合成研究进展与展望"陈!芝!宋!渊!文!莹!李季伦""中国农业大学生物学院微生物系!北京!###D)摘要!!阿维链霉菌#*%’&+%,-".&/(0&’-1%121/$由于可以产生杀虫抗生素%%%阿维菌素而备受研究者的青睐6多年来该菌得到了全面系统的研究!其基因组序列也已测定6文中综述了阿维链霉菌中阿维菌素生物合成代谢途径方面的研究!并对后续研究进行展望6关键词!!阿维链霉菌!阿维菌素!次级代谢!生物合成!基因工程!组合生物合成aKP!!大小为D)$(?N5!bE8含量为"D6$:!含$!阿维链霉菌及

2、其基因组信息有D"个=FG!编码区占质粒的?D6#:6在阿维链阿维菌素的产生菌)))阿维链霉菌"*%’&+%,3霉菌的基因组中!大多数必需基因都位于一个高度-".&/(0&’-1%121/$是!D?’年日本北里研究所从日本保守的"6’-4>2&自发现以来!以日本北里大学和北里研究所以及美B-H7T$6有趣的是!’#:以上的与次级代谢合成有国<2>‘公司为主的研究小组分别对它开展了深入关的基因"包括阿维菌素的生物合成基因$都位于亚

3、研究!形成了一个重要的抗生素研究领域6与其他端粒区!而在亚端粒区没有发现已知的必需基因6链霉菌一样!阿维链霉菌不仅具有复杂的形态分此外!亚端粒区含有基因组中大部分的转座因%?&化!也具有合成多种次级代谢产物的能力!由它产子6这些基因位于亚端粒区可能与阿维链霉菌的生的阿维菌素在医药’农业及畜牧业上有着重要的遗传不稳定性有关!在对阿维链霉菌培养过程中我商业价值6目前对阿维链霉菌的研究主要集中在阿们经常得到一些形态分化的突变株"光秃型突变株%!)’&维菌素的生物合成领域6和白色突变株等$!有些突变株同时丧失了合成阿链霉菌中天蓝色链霉菌"*%’&+%,-".&/

4、.,&21.,23维菌素的能力6%"&%?&,’$K%"$$’阿维链霉菌B*T2,>4M64B-$6对它们的

5、基因组级代谢有关的基因簇6在%#个与次级代谢有关序列的比较将为这些微生物的研究提供有价值的信的基因簇中!有)个与黑色素的合成有关!其中两息6阿维链霉菌的线状染色体大小为D#$’"#(N5!个负责酪氨酸酶及其辅酶的合成!另外两个分别与bE8含量为?#6?:!至少包含?’??个开放阅读框由尿黑酸生成的赭色色素和聚酮结构的黑色素的合"=FG$!编码区占基因组的("6$:6=FG平均大成有关(合成类胡萝卜素和铁载体的基因簇分别由小为!#%)N56阿维链霉菌还含有一个线性质粒?个和’个基因组成(此外!有(个基因簇与非核!$##"&#?&!D收稿!$##"&#(&!

6、(收修改稿!"国家重点基础研究发展计划资助项目"批准号#$##%8A!!)$#’$!""通信作者!*&+,-.#.-1-.07!4,06230647!第!"卷!第#期!$%%"年#月$D!糖体肽类化合物的合成有关!还有)个基因簇与萜的十六元环大环内酯类抗生素6阿维菌素的天然发类化合物的合成有关6在%#个次级代谢的基因簇酵产物共有(个组分#K!,!K!N!K$,!K$N!A!,!中!有D个基因簇含有&型P;a基因"5H.]‘2[-32A!N!A$,和A$N!它们的区别主要在于8&’!8&$$!T]7[M,T2$!$个基因簇含有’型P;a基因6目前已$%和8

7、&$"位所连接的基团不同"图!$68,72等通有%个&型P;a合成的化合物被鉴定!它们分别是过在阿维菌素合成过程中掺入相应的!%8标记的化阿维菌素’寡霉素以及菲律宾菌素"^-.-5-7$的衍生合物!表明阿维菌素的大环内酯是由?个乙酸盐!%(&物)527[,2726’个丙酸盐和!个带有支链的脂肪酸首尾聚合而%D&阿维链霉菌和其他链霉菌的基因组计划必将极成6+,,组分的$&甲基丁酰基"8$’&8$($和+N,大地推动对链霉菌形态分化和次级代谢的研究!最组分的异丁酰基"8$’&8$?$分别由O&异亮氨酸和%!#&终揭示链霉菌复杂的调控网络6O&缬氨酸衍生而成6

8、齐墩果糖由葡萄糖直接转化%!!&而来6阿维菌素中8&’!8&%j和8&%k位上的