| 介绍: |
本项目属于国家自然科学基金委员会的面上项目。由于环境的恶化和人类寿命的延长，癌症已经成为了人类健康的第一杀手。黑莫他丁（himastatin，Hmt）是由Streptomyces himastatincus sp.nov 产生的结构新颖的、具有抗肿瘤活性的环脂肽类化合物。由于其结构复杂，难以通过利用化学手段来实现对himastatin的持续供应。另外由于himastatin在Streptomyces himastatincus sp.nov 的产量较低，也限制着himastatin的进一步开发。利用生物合成技术和生物工程技术开展化合物的生物合成和菌株的基因工程改造研究不仅可以揭示化合物的生物合成和调控机制，而且有利于揭示其构效关系，获得活性更好的药物先导及定向提高化合物产量，解决化合物的药源问题。本研究通过基因组扫描测序和生物信息学分析获得其生物合成基因簇；采用文库构建及特异引物筛选方法获得含有Hmt生物合成基因簇的cosmids；利用PCR-targeting技术对其生物合成基因簇的结构基因、调控基因、后修饰基因等进行突变，共构建双交换突变株19株；通过对双交换突变株的发酵、HPLC分析、新中间体的分离及结构解析，明确了各基因在其生物合成过程中的作用。结果表明，Hmt的生物合成基因簇全长49.3kb，由24个ORF组成，其中20个ORF与Hmt的生物合成有关，包括3个调控蛋白(HmtABD)、4个NRPS相关蛋白(HmtFIKL)、1个乙酰辅酶A脱氢酶(HmtG)、2个硫酯酶（HmtHJ）、1个肽单加氧酶（HmtN）、3个细胞色素P450氧化酶（HmtNST）、3个理论蛋白（HmtEOP）和2个转运蛋白（HmtQR）；共得到新中间体5个，明确了HmtNST新颖的后修饰作用，阐明了Hmt生物合成机制。同时也发现了黑莫它丁生物合成过程中的串联负调控机制，并以此构建了2个高产菌株，使黑莫它丁的产量提高10倍以上，为抗肿瘤抗生素黑莫它丁的进一步开发创造了条件。上述研究成果分别发表在领域顶尖杂志Angew. Chem. Int. Ed.和Metab. Eng. Commun.等 杂志上，部分研究成果得到了F1000成员的高度评价，并获得授权专利1件。 |
