海洋鏈霉菌Streptomyces griseoaurantiacus M045基因組結(jié)構(gòu)及功能基因簇研究.pdf

1、生境復(fù)雜的海洋鏈霉菌相對于陸生鏈霉菌，更能耐受高鹽、高壓，低溫、缺氧、寡營養(yǎng)等特殊生存條件，海洋生態(tài)環(huán)境的多樣性、特殊性和復(fù)雜性賦予海洋鏈霉菌種類、遺傳和生態(tài)功能的多樣性，而這些正是海洋鏈霉菌次級代謝產(chǎn)物多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)，海洋鏈霉菌繼陸生鏈霉菌后成為新穎活性物質(zhì)的重要來源。鏈霉菌Streptomycesgriseoaurantiacus M045分離自青島膠州灣海洋沉積物中，可以產(chǎn)生手霉素A、中尼霉素A和B等抗生素，具有良好的生物活性，

2、中尼霉素對乳腺癌及黑色素瘤具有顯著的抑制活性( IC50=2.41μtg/mL)，對農(nóng)作物病原真菌的抗菌效果明顯，優(yōu)于武夷菌素水劑、克菌康、寶麗安及百菌清等商品農(nóng)藥，因此具有良好的開發(fā)潛力．
　　 本研究利用454 GS FLX測序儀，結(jié)合Illumina Solexa測序技術(shù)，完成了鏈霉菌S griseoaurantiacus M045的全基因組測序，其為線性基因組，7，712，377 bp，GC含量72.73％．該基因組中，

3、預(yù)測得到6839個開放閱讀框(ORFs)，614個預(yù)測蛋白是其特有的，發(fā)現(xiàn)660個paralog蛋白家族，4416個預(yù)測蛋白可以歸到COG數(shù)據(jù)庫，預(yù)測234個蛋白屬于分泌蛋白，1352個蛋白屬于跨膜蛋白，106個蛋白是脂蛋白。
　　 鏈霉菌M045具有完整的Sec分泌系統(tǒng)，及部分Tat分泌途徑，其有助于各種初級和次級代謝產(chǎn)物的合成及分泌．通過系統(tǒng)發(fā)育分析，在鏈霉菌M045基因組中發(fā)現(xiàn)了不同于陸生鏈霉菌的切割脂蛋白信號肽的II型信

4、號肽酶和轉(zhuǎn)肽酶的基因，而與同樣來自海洋環(huán)境的Salinispora專性海洋放線菌具有一定的同源，可能與海洋環(huán)境適應(yīng)相關(guān)。
　　 鏈霉菌M045的基因組提供了大量與環(huán)境適應(yīng)相關(guān)的功能基因，具有完整的螫鐵蛋白pyochelin的生物合成途徑，推測是為了適應(yīng)海洋缺鐵環(huán)境。在鏈霉菌M045基因組上發(fā)現(xiàn)了完整的編碼氣裘蛋白的基因簇，探討了氣囊蛋白對于鏈霉菌適應(yīng)水生環(huán)境的機制。通過基因組島預(yù)測分析，發(fā)現(xiàn)了18個基因組島，編碼了許多環(huán)境適應(yīng)及

5、次級代謝的相關(guān)基因，推測鏈霉菌在進化過程中，通過基因組島可以把次級代謝途徑和環(huán)境適應(yīng)結(jié)合起來．
　　 鏈霉菌M045基因組上分布著大量與次級代謝相關(guān)的基因，本論文解析了手霉素A和中尼霉素A的生物合成基因簇，包括32個編碼基因，其中有兩個序列很短，為未定功能蛋白基因。ChiAl/A2/A3三個功能基因編碼蛋白參與了核心C7N結(jié)構(gòu)的合成和轉(zhuǎn)運；ChiB l/B2/B3/B4/B5/B6/B7/B8/B9參與了upper聚酮鏈(B)的

6、合成和延伸；ChiC1/C2/C3/C4/C5C6/B7/B8/B9參與了lower聚酮鏈(C)的合成和延伸；ChiD1/D2/D3參與了CsN結(jié)構(gòu)單元的合成和連接；ChiEl/E2/E3/E4是合成過程中的氧化還原酶，其中推測ChiE4催化了氯的取代和C鏈的重排，從而由手霉素A生成中尼霉素A; ChiM1/M2是轉(zhuǎn)運和分泌蛋白，用于藥物的轉(zhuǎn)運；ChiRl/R2/R3是轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。
　　 對CsN結(jié)構(gòu)單元合成的關(guān)鍵酶編碼基因C