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PNAS:伯克氏菌遗传操作及基因组挖掘获得新进展

已有 525 次阅读 2018-4-16 11:28 |个人分类:文献|系统分类:论文交流

    微生物是药物和生物农药的重要来源。全基因组测序发现微生物中仍然含有大量的隐秘生物合成基因簇尚未开发,隐秘基因簇编码的天然产物也是一个未被完全发掘的药物资源。利用启动子改造工程对激活这些基因簇,是一种有效的发掘隐秘基因簇的策略,而该策略的实施却受限于有效基因操作手段的缺乏,尤其是在基因簇丰富的非模式细菌中这种限制愈发明显。在本研究项目中,通过基因组指导发现了一对新型的同源重组酶,并构建该重组酶的瞬时表达质粒将其应用到启动子改造工程激活未知基因簇中,建立了多株缺乏有效基因操作工具的非模式伯克氏菌的高效遗传操作系统,在此基础上实现了三株伯克氏菌的基因组发掘,激活和鉴定多个隐秘基因簇,并对两类新型的脂肽类化合物 glidopeptins 和 rhizomides 的结构和生物活性进行了系统研究,发现在生防、抗菌、抗肿瘤方面有一定的活性。

本研究极大了促进了伯克氏菌的基因组编辑和基因组挖掘发现新型天然产物的发展,为深度利用和开发伯克氏菌资源奠定了技术基础。利用重组酶建立高效遗传操作系统并激活基因簇的策略同样可以应用到其它细菌中,规模化地从细菌中发现具有良好活性的天然产物用于药物研发。而且本研究开辟了在天然产物产生菌中建立高效基因组修饰的系统,有利于在本源菌中激活沉默基因簇、宿主提升和结构优化等。此外,本研究成果建立了一套有效伯克氏菌的基因操作手段,能够方便快捷的对多种伯克氏菌的基因组进行大片段修饰工作,因此为构建天然产物异源表达的通用底盘菌提供了有力的技术支持。

相关研究成果以Discovery of recombinases enables genome mining of cryptic biosynthetic gene clusters in Burkholderiales species伯克氏菌中的新型重组酶促进基因组发掘多种伯克氏菌中的隐秘生物合成基因簇)为题,发表在国际著名期刊《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上 五年影响因子达10.414该文章共同第一作者为微生物技术国家重点实验室博士研究生王雪、博士后周海波博士和联合培养博士生陈汉娜,通讯作者为卞小莹教授和张友明教授,山东大学微生物技术国家重点实验室为第一单位。


全文链接: http://www.pnas.org/content/early/2018/04/13/1720941115




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