灵菌红素合成酶基因的克隆开题报告

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1、开题报告灵菌红素合成酶基因的克隆一、选题的背景和意义灵菌红素(Prodigiosins)是可是一类含有3个吡咯环组成的甲氧基吡咯骨架结构的化合物，由沙雷氏菌、放线菌及多种海洋细菌（包括HahellachejuensisKCTC2396和假单胞菌）产生的一种天然色素[1]Microbiology,Dec2006:887-899.，其中以Serratia属微生物生物合成灵菌红素的报道居多。由于具有抗细菌、抗疟疾、抗真菌、抗原生动物、抗癌[2]、免疫抑制活性[3,4]和快速杀死导致赤潮的大部分浮游生物[5]等重要生物活性,因此它在医药、食品添加剂、环境治理、纺织染料[6]和农业病虫害

2、防治[7]等方面具有广阔的应用前景和巨大的研发价值。用化学合成法大量制备PG一直未能实施，人们寄希望于微生物发酵生产。目前国内外对产PG微生物的研究主要集中在陆地微生物沙雷氏菌上。人们的研究主要集中在其抗肿瘤方面，美国国立癌症研究(NSI)Melvin等发现PG在平均IC50为2.1μmol·L-1时对包括白血病、肺癌、中枢神经系统癌、黑素瘤、乳腺癌、前列腺癌、肾癌、卵巢癌在内的八种癌细胞株中的57种不同的人癌细胞均有抗性作用[8]。然而，灵菌红素的应用远远不止这些，由于其无毒抗菌性能，可以作为一种绿色的饲料添加剂，且由于其是一种天然色素，可以作为纺织工业中的染料。随着畜牧业规

3、模化、商业化的发展，兽药及饲料添加剂在畜牧业生产中广泛运用，在促进了养殖业生产发展的同时，也带来很大的负面影响。动物的高密度饲养带来的环境污染，饲料添加剂带给动物产品的体内残留量过高而导致人类疾病的危险性增大，特别是一些要求限制的促生长激素和有毒物质的添加更引起消费者的恐慌。有些对人的健康产生直接危害，细菌的耐药性给抗生素及其他药品的现代化学疗法带来了极大的困难，还造成环境污染，对动物健康产生危害而影响畜牧业发展，因禽兽产品安全问题而影响出口贸易等。开发高效、无残留、无公害的安全饲料添加剂是社会发展的要求和必然结果。近年来，国内外广大学者对安全饲料添加剂的开发和应用进行了大量的

4、研究，相继开发出了大量产品，如酶制剂、微生态制剂、功能性寡糖、酸化剂和中草药制剂等[9,10,11,12,]。（1）茶皂素，其作为畜禽饲料添加剂，能明显提高机体的免疫功能，增强抗病能力；但糖萜素有明显的溶血毒性，不能添加到鱼类饲料和养殖池塘中。8（2）微生态制剂，以活体形式在动物消化道中与病原菌进行竞争抑制，增强动物机体的免疫功能，并直接参与胃肠道微生物的平衡，加快达到胃肠道功能的正常化，产品没有抗药性和药物残留。但目前适宜的菌种较少，且较易失活，耐pH较差难以与微生物竞争时处于优势地位[6]。（3）酶制剂，酶制剂研究中最为重要的问题是在生产及其处理过程中如何保持酶的稳定性和饲

5、喂效果。（4）酸化剂，利用几种特定的有机酸和无机酸制成复合酸化剂，能迅速降低pH值，保持良好的缓冲值和生物性能。但其只能减少抗生素的使用而不能替代。（5）寡聚糖，促进动物后肠有益菌的增殖，提高动物健康水平的微生态调节剂功能；通过促进有害菌的排泄、免疫佐剂和激活动物特异性免疫等途径，提高其整体免疫功能，防治疾病发生。但寡糖本身成本较高，生产效率较低，且属于非消化糖类不能添加过量。（6）中草药制剂，从天然植物提取，主要成分有多糖、植物黄酮、植物类黄酮(多酚类)、以绿原酸为代表的植物有机酸和寡糖。具多种功能如提高兽类生长速度，免疫活性等无毒副作用，安全性较高。但目前一些中草药饲料添加

6、剂在开发应用中还存在产品添加量大、有效成分不明、作用机理不清、作用效果不稳定、剂型单一、缺乏毒理安全方面的研究，原料和产品质量控制标准不完备等问题[13]。二、相关研究的最新进展与动态20世纪80年代以来，人们开始从基因水平研究PG的生物合成途径及其调节，1983年Feitelson等[14]克隆了天蓝色链霉菌与PG合成相关的基因簇，Thomason等[15]则首次将分离得到的SerratiaPG生物合成基因转入欧文氏菌（Erwinlacarotovora）质粒，成功表达并得到了PG。1-二羟吡咯-5-羧酸还原酶催化合成脯氨酸的最后一步，该酶由proC基因编码。对链霉菌来说，脯

7、氨酸是合成灵菌红素的前驱物质。Barona-Gómez等[16]研究发现多拷贝proC基因可使链霉菌A3(2)产生灵菌红素，但是删除该基因却不会引起脯氨酸缺陷型的突变。streptorubinB(cyclic)和十一烷基灵菌红素的合成在动力学上有着一定地联系。JefferyT.Davis[17]研究发现灵菌红素具有可作为单质子配体与阴离子结合，包括Cl-和HCO3-。它可以穿过磷脂双分子层，具有很强跨膜阴离子载体功能，可成为HCl的协同转运体。8三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线