潘国辉
- 作品数：10 被引量：2H指数：1
- 供职机构：中国科学院微生物研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：生物学医药卫生轻工技术与工程化学工程更多>>
- 龟裂霉素新产生菌株的鉴定及其产量优化
- 2024年
- 【背景】龟裂霉素(rimocidin)是一种具有广谱抗真菌活性的四烯大环内酯类化合物,对多种真菌性植物病害具有较强的防治作用,因此具有开发成农用抗生素药物的潜力。目前已经陆续发现几株链霉菌可以生产龟裂霉素,如龟裂链霉菌(Streptomyces rimosus)M527,但是龟裂霉素的低产量仍限制其在农用抗生素方面的开发。【目的】系统揭示链霉菌基因组中龟裂霉素生物合成基因簇(rim基因簇)的分布及特征,发现新的龟裂霉素生产菌株,并基于基因工程等策略提高其产量。【方法】采用BLASTp在链霉菌基因组中搜索龟裂霉素已知生物合成酶的同源蛋白,进一步筛选出预测可合成龟裂霉素的基因簇及所在菌株。使用多位点序列分析方法(multi-locus sequence analysis,MLSA)评价含有龟裂霉素生物合成基因簇的菌株的进化关系。基于代谢产物分析鉴定新的龟裂霉素生产菌株,并通过筛选发酵培养基和过表达调控蛋白RimoR2来提高龟裂霉素的产量。【结果】共发掘获得36个新的含有龟裂霉素生物合成基因簇的链霉菌菌株。并通过培养基筛选、发酵及代谢产物分析等证实其中的白色链霉菌(Streptomyces albofaciens)JCM 4342能够合成龟裂霉素及其类似物CE-108。经过培养基优化的龟裂霉素产量为172.5 mg/L。此外,过表达调控蛋白RimoR2后龟裂霉素的产量较出发菌株提高了2.3倍,达到397.1 mg/L。【结论】本研究系统分析了链霉菌中龟裂霉素生物合成基因簇及其所在菌株的分布特点,并通过实验证实其中的S.albofaciens JCM 4342能够合成龟裂霉素及其类似物CE-108。此外,通过基因工程方法实现了龟裂霉素产量的提高。本研究为构建更优的龟裂霉素高产菌株提供了新的元件、菌株和理论基础,将有助于推动龟裂霉素的进一步应用开发研究。
- 曹浩榄王立军冯颖赢马博洋范可强王立艳夏焕章潘国辉
- 关键词：次级代谢产物抗真菌链霉菌
- 氧化酶AlpJ催化kinamycin生物合成中的氧化开环反应
- 范可强王斌潘国辉艾国民杨克迁
- 喷他霉素新生产菌的发现及产量提高
- 2024年
- 【背景】喷他霉素(pentamycin)是一种多烯大环内酯类抗生素,对白色念珠菌(Candida albicans)、阴道毛滴虫(Trichomonas vaginalis)和其他几种病原菌有显著的抑制活性,在瑞士已被注册用于治疗阴道念珠菌病、滴虫病和混合感染。【目的】发掘新的喷他霉素生物合成基因簇及其生产菌株,并通过基因工程改造方法提高其产量,为进一步提高喷他霉素产量、推动其工业化生产应用提供新思路及理论基础。【方法】通过BLASTp分析从细菌基因组中搜索喷他霉素已知生物合成酶的同源蛋白,进一步筛选出可能合成喷他霉素及其类似物filipin的新基因簇,使用多位点序列分析(multi-locus sequence analysis,MLSA)方法比较其所在宿主菌株的基因组相似性。利用组成型启动子kasOp*过表达LuxR家族转录调控基因ptnF以提高喷他霉素的产量。【结果】从细菌基因组中发掘获得了27个新的含有喷他霉素/filipin生物合成基因簇的菌株。并通过培养基筛选、发酵及代谢产物分析等证实了其中的米修链霉菌(Streptomyces misionensis)能够合成喷他霉素、filipin III等一系列化合物。进一步通过基因工程方法将喷他霉素的产量较野生菌株提高了4.34倍,达到101.7 mg/L,并且喷他霉素及filipin类似物总量达到146.1 mg/L,较野生菌株提高了3.28倍。【结论】本研究系统分析了细菌基因组中喷他霉素类天然产物生物合成基因簇及其所在菌株的多样性,通过实验证实其中的米修链霉菌能够合成喷他霉素及filipin类天然产物。此外,通过基因工程改造实现了喷他霉素产量的提高。本研究为构建更优的喷他霉素工业化生产菌株提供了新的元件、途径、菌株及理论基础。
- 孙佳宁王海燕范可强何信廖振翔王立艳黄英任晋玮任晋玮潘国辉
- 关键词：次级代谢产物生物合成基因簇基因工程改造
- 糖丝菌属次级代谢潜能分析及代表菌株基因编辑体系建立
- 2024年
- 【背景】稀有放线菌是发掘天然产物的“新矿藏”。糖丝菌(Saccharothrix)作为典型的稀有放线菌,其天然产物生产潜能尚需进行系统分析和发掘。此外,针对糖丝菌的基因编辑体系也鲜有报道。【目的】揭示糖丝菌属稀有放线菌合成不同结构类型天然产物的潜能,并建立代表菌株的基因编辑体系,推动新结构天然产物发现及相关生物合成研究。【方法】通过多位点序列分析(multi-locus sequence analysis,MLSA)方法评价已公布的34个糖丝菌基因组之间的相似度,利用antiSMASH分析基因簇及其合成产物的结构信息,并使用BiG-SCAPE对基因簇进行聚类分析。选择代表菌株澳大利亚糖丝菌(Saccharothrix australiensis)DSM43800和紫丁香糖丝菌(Saccharothrix syringae)NRRL B-16468,以整合型载体和基因敲除载体为工具,建立接合转移及基因编辑体系。【结果】对34个糖丝菌基因组的分析显示,共发现了1348个天然产物生物合成基因簇,平均每个基因组含有约40个基因簇。其中,合成聚酮、非核糖体肽、聚酮-非核糖体肽杂合产物,以及核糖体合成和翻译后修饰肽类天然产物的基因簇丰度较高。这1348个基因簇聚类成852个基因簇家族(gene cluster family,GCF),进一步聚集成130个基因簇集团(gene cluster clan,GCC)。本研究建立并优化了适用于澳大利亚糖丝菌和紫丁香糖丝菌的接合转移操作体系,并建立了2个代表菌株的基因编辑体系,获得了相应的突变菌株。【结论】糖丝菌作为稀有放线菌,其基因组内富含天然产物生物合成基因簇,展现出合成众多结构类型天然产物的强大潜能,尤其是聚酮与聚肽类天然产物。我们成功实现了对糖丝菌基因组的精准编辑,为深入研究基因簇及其合成的天然产物奠定了坚实的基础。
- 李栋范可强范可强潘国辉
- 关键词：次级代谢生物合成基因簇
- JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用
- 本发明公开了JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用。本发明提供了如下（1）或（2）或（3）或（4）或（5）在制备杰多霉素类五环结构化合物中的应用：（1）JadG蛋白；（2）JadG蛋白和JadY...
- 杨克迁范可强潘国辉彭晓静
- 文献传递
- 放线菌天然产物糖基化改造研究进展被引量：1
- 2013年
- 放线菌可以产生结构多样的天然产物,其中包括很多重要的抗菌和抗肿瘤药物。糖基化修饰在天然产物中广泛存在,糖基侧链的变化往往会影响天然产物的生物活性。本文综述了放线菌来源天然产物糖基化改造的研究进展。糖基侧链改造的方法主要分为体内基因工程和体外酶学法。运用这两种方法已经成功对多种天然产物进行了糖基侧链改造,获得了大量带有新糖基修饰的天然产物,其中有些生物活性得以提高。天然产物糖基侧链改造为新药开发提供了一个重要的途径。
- 朱西粉潘国辉李莉媛罗琼杨克迁
- 关键词：组合生物合成
- Leinamycin Family of Natural Products: Discovery and Biosynthesis
- Microbial genomes encode dramatic number of natural product biosynthetic gene clusters(BGCs),and the products ...
- 潘国辉Ben Shen
- 关键词：DISCOVERYBIOSYNTHESIS
- 文献传递
- 拟无枝酸菌属次级代谢潜能分析及代表菌株基因编辑体系建立被引量：1
- 2024年
- 【背景】拟无枝酸菌属作为一类重要的稀有放线菌,是抗菌、抗癌类药物的重要来源,其合成天然产物的潜能尚待系统分析及发掘。【目的】揭示拟无枝酸菌属不同结构类型次级代谢产物合成潜能,并建立两个代表性菌株的遗传操作体系,为结构新颖或生物活性优良的次级代谢产物发掘及研究提供条件。【方法】使用多位点序列分析(multi-locus sequence analysis,MLSA)方法评价已公布的拟无枝酸菌基因组之间的相似度。同时,使用antiSMASH分析所有基因组的基因簇,预测其合成产物结构信息,并利用BiG-SCAPE对基因簇进行聚类分析。利用pSET152整合载体优化两个代表性拟无枝酸菌的接合转移条件,以建立遗传操作体系。采用CRISPR-cBEST碱基编辑和传统的同源重组确定靶基因失活方案。【结果】146个拟无枝酸菌基因组的生物信息学分析显示,平均每个基因组中含有33个基因簇。其中聚肽、聚酮及萜类合成基因簇的丰度较高,并且大多数基因簇与已知化合物基因簇不同。成功确定了拟无枝酸菌属两个代表菌株的最适接合转移条件。尽管CRISPR基因编辑质粒能够转入拟无枝酸菌,但6个载体均未成功编辑目标基因,而利用传统同源重组方法则成功敲除目标基因,建立了目的基因敲除系统。【结论】次级代谢潜能分析显示拟无枝酸菌属中蕴含丰富的新颖天然产物资源。此外,成功建立的基因编辑体系实现了外源基因整合及内源基因敲除,为该属新颖次级代谢产物的挖掘及生物合成研究提供了坚实的研究基础。
- 杨英哲范可强王海燕向丽军张书平赵燕潘国辉
- 关键词：次级代谢生物合成基因簇
- JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用
- 本发明公开了JadG蛋白在催化角蒽环芳香聚酮氧化开环和氨基酸插入反应中的应用。本发明提供了如下（1）或（2）或（3）或（4）或（5）在制备杰多霉素类五环结构化合物中的应用：（1）JadG蛋白；（2）JadG蛋白和JadY...
- 杨克迁范可强潘国辉彭晓静
- 基于生物信息学分析从Streptomyces albofaciens JCM 4342中发现2,3-二羟基苯甲酸酯-L-丝氨酸脱水三聚体和二聚体天然产物
- 2021年
- 【背景】铁是细菌生长的基本元素,而三价铁在自然水环境中几乎无法溶解。细菌已经进化出产生各种铁载体的能力,以促进铁的吸收。对于链霉菌,其特有的铁载体是去铁胺,同时它们也可以产生其他结构的铁载体,如Ceolichelin、白霉素、肠杆菌素(Enterobactin)和Griseobactin。【目的】揭示链霉菌中铁载体生物合成基因簇(Biosynthetic Gene Clusters,BGCs)的分布特点和基因簇特征,并探索其所合成铁载体的化合物结构。【方法】利用生物信息学工具系统地分析308个具有全基因组序列信息的链霉菌中的铁载体生物合成基因簇,并用色谱和波谱方法分离和表征肠杆菌素相关天然产物。【结果】发现Streptomyces albofaciens JCM 4342和其他少数菌株同时含有一个缺少2,3-二羟基苯甲酸(2,3-DHB)生物合成基因的孤立的肠杆菌素生物合成基因簇和另外一个推测可合成Griseobactin的基因簇。从S.albofaciens JCM 4342发酵液中鉴定出4个肠杆菌素衍生的天然产物,包括链状2,3-二羟基苯甲酸酯-L-丝氨酸(2,3-DHBS)的三聚体和二聚体以及它们的脱水产物。【结论】2个基因簇间存在一种特别的协同生物合成机制。推测是Griseobactin基因簇负责合成2,3-DHB,而孤立的肠杆菌素基因簇编码的生物合成酶可夺取该底物,进而完成上述4种肠杆菌素衍生天然产物的生物合成。
- 王立军范可强王海燕胡会涛向丽军艾国民潘国辉
- 关键词：铁载体链霉菌
