milR在米尔贝霉素生物合成中的调控机制

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1、分类号密级ＵＤＣ编号中国农业科学院博士后研究工作报告在米尔贝霉素生物合成中的调控机制张艳艳工作完成日期２０１４年８月一２０１６年９月报告提交日期２０１６年９月中国农业科学院（北京）２０１６年９月＼分类号密级ＵＤＣ编号中国农业科学院博士后研究工作报告在米尔贝霉素生物合成中的调控机制张艳艳２０１４年一２０１６工作完成日期８月年９月报告提交日期２０１６年９月中国农业科学院（北京）２０１６年９月Ｗｆ／ｉ在米尔贝霉素生物合成中的调控机制Ｒｅｇｕ

2、ｌａｔｏｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｍｉｌＲｉｎｍｉｂｅｍｃｉｎｂｉｏｓｎｔｈｅｓｉｓｙｙｉｎＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓｂｉｎｇｃｈｅｎｇｇｅｎｓｉｓ博士后姓名张艳艳流动站一（级学科）名称中国农业科学院生物学专业（二级学科）名称生物化学与分子生物学研宂工作起始时间２０１４年８月５日研宂工作期满时间２０１６年９月１７日中国农业科学院（北京）２０１６年９月ｍｓＨＩ沿？在米尔贝霉素生物合成中的调控机制摘要一米尔贝霉素（ｍｉｌｂｅｍｙｃｉｎ）是由冰城链霉菌产生的种１６元大环内酿类抗生素。现有的

3、研宄表明米尔贝霉素具有高效的杀螨，杀虫及抗寄生虫活性，并且对哺乳动物毒性低，对环境无害，这使得其作为植物保护农药和兽药得到了广泛的应用。开展米尔贝霉素生物合成的分子调控研宄，在理论上将阐明米尔贝霉素生物合成的调控机制，并为理性提高米尔贝霉素的产量奠定基础。对米尔贝霉素的生物合成基因簇进行分析一一，发现存在唯个ＬＡＬ家族一ＬＡＴ－ｗ（ａｒｇｅＰｂｉｎｄｉｎｇｒｅｕｌａｔｏｒｏｆｔｈｅＬｕｘＲｆａｍｉｌ）转录调控基因／／／？，推测可ｇｙ能参与米尔贝霉素生物合成的调控一。本文研究表明ＭｉｌＲ通过直接作用于同基因簇中ｏｒ／？和／

4、ｍ７Ｆ这三个转录元启动子区域而正调控米尔贝霉素的生物合成。将《？７及敲除后，这三个转录元的转录丰度几乎检测不到，同时簇中其它结构基因转录元转录丰度也有一定程度下降，说明ＭｉｌＲ能够直接激活ｏｒ／７和的转录，同时间接激活续中其它结构基因。既然ＭｉｌＲ是米尔贝霉素生物合成的关键撖活子，于是将单拷贝的／？说在冰城链霉菌中进行过表达，结果表明与野生型菌株ＢＣ０４米尔贝霉素产童２９４７ｍｇ／丨比较，过表达菌株ＢＣ０４ｘｍｉｌＲ产量髙达４０６９ｍｇ／１，产量提高约３８％。ＭｉｌＲ过表达能够明显提高产素量，这为米尔贝霉素高产工程菌株的构建

5、提供重要理论指导，使得通过操作调控基因提高抗生素产量成为可能。ＭｉｌＲ属于含有ＡＴＰａｓｅ结构域的ＬＡＬ类的调控蛋白，这类蛋白广泛存在于链霉菌基因组含有Ｉ型聚酮的次级代谢基因簇中，参与了次级代谢的生物合成调控。定点突变研宄表明ＡＴＰａｓｅ结构域中保守的的ＷａｌｋｅｒＡ和ＷａｌｋｅｒＢ序列对ＭｉｌＲ功能的发挥至关重要。ＡＴＰａｓｅ结构域中ＷａｌｋｅｒＡ序列富含甘氨酸，为ＧＧＰＧＣＧＫＳ，ＷａｌｋｅｒＢ序列为ＬＶＩＡＶＤＤ，对这两个保守序列分别进行９单个気基酸替换实验，产素和转录结果表明ＷａｌｋｅｒＡ中的Ｋ３７，Ｗａｌｋ

6、ｅｒＢ中的Ｄ１２２Ｉ和Ｄ１２３分别突变为Ａｌａ后，导致菌株几乎不能产素，并且ＭｉｌＲ转录激活功能ａｅｒＡ大幅下降。此外Ｗｌｋ中四个Ｇｌｙ对ＭｉｌＲ功能的发挥影响程度￥差别，Ｇ３１和Ｇ３２对产素影响较小，但Ｇ３４和Ｇ３６影响较大。总体来讲，这两个保守序列中任何一个氨基酸的突变都会导致ＭｉｌＲ功能发挥效率降低。关键词：米尔贝霉素；ＬＡＬ；ＭｉｌＲ；过表达；ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔ＼ＲｅｇｕｌａｔｏｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｍｉｌＲｉｎｍｉｌｂｅｍｙｃｉｎｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｉｎＳｔｒ

7、ｅｐｉｏｍｙｃｅｓｂｉｎｇｃｈｅｎｇｇｅｎｓｉｓＡｂｓｔｒａｃｔＭ－ｉｃｓｏ１６ｍｍｏｄｅｓｗｔｈｏｔｅｎｔａｎｔｈｅｌｔｉｌｂｅｍｉｎａｇｒｏｕｆｅｍｂｅｒｅｄｉｃｒｌｉｉｍｉｎｈｃａｎｄｙ，ｐｐｔｉｔｉｎｓｅｃｔｉｃｉｄａｌａｃｖｉａｒｅｒｏｄｕｃｅｄｂｓｅｖｅｒａＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓａｎｄｕｓｅｄｗｉｌｉｎｙ，ｐｙｌｄｅｙａｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｍｅｄｉｃａｌａｎｄｖｅｔｅｒｉｎａｒｆｉｅｌｄｓ．Ｄｅｓｉｔｅｉｔｓｉｍｏｒｔａｎｃｅｌｉｔｔｌｅｉｓｋｎｏｗｎｇ，ｙｐｐ，

8、ａｂｏｕｔｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｉｌｂｅｍｙｃｉ