基于制备型多维液相色谱的深海宏基因表达产物组研究

表达产物组是申请者在深海宏组代谢产物研究过程中针对存在的问题提出的科学概念，它代表了由功能基因(簇)表达而产生的代谢产物变化信息。相对于单纯的代谢组，它更能反映功能基因(簇)在代谢产物生合成过程中的调控作用。研究将从深海宏基因组文库中选取3 个含有芳香族降解功能基因(簇)的克隆子作为研究对象，以自主创新设计的制备型多维液相色谱系统作为分离手段，结合其他分析方法，运用主成分分析等统计学方法，通过对比克隆子与宿主代谢组的差异，构建功能基因的表达产物组，进而根据表达产物组中化学成分生成、消失、增多及减少的变化特征，探讨代谢产物生合成的遗传物质基础。相关研究成果将对宏基因组学、代谢组学及天然药物化学领域的研究产生积极影响，表达产物组的概念也将在研究过程中逐步得到完善。

项目围绕生合成途径阐述这一核心科学问题开展工作，在研究方案设计上遵循最大程度获取与深海宏基因组克隆子代谢产物生合成相关的化学信息为基本出发点。首先改进和完善多维制备液相色谱技术，将其运用于深海宏基因组克隆子代谢产物的研究中，进而通过HPLC-MS等手段，对与功能基因相关的代谢产物生合成途径进行阐述，建立起上游遗传物质基础与下游活性代谢产物之间的桥梁，主要研究工作包括以下几个方面：.1、多维制备液相色谱（MD-PLC）技术的完善与深入应用：项目设计并成功构建了多维制备液相色谱仪器系统，并将其成功并用于天然产物的制备分离，显示了极高的分离效率。.2、深海宏基因组克隆子新代谢产物的发现：对深海宏基因组克隆子进行系统的代谢产物研究，共分离得到化合物55个，包括：环肽类化合物16个、吲哚衍生物20个、氯霉素衍生物6个。其中，具有细胞毒活性的新化合物3个。.3、功能基因代谢产物的生合成途径分析：对数个深海宏基因组克隆子代谢产物的生合成途径进行了研究，通过标记底物添加培养的方式，以HPLC - MS分析及制备MD - PLC分离获得生合成途径中的关键中间产物，阐明了克隆子10 - 1与25D7中靛玉红类色素、吲哚二聚体等代谢产物生合成所涉及的功能基因及其反应历程。.项目已达到了预定的研究目的，相关成果发表SCI论文4篇（均为2区），申报并获得发明专利授权2项。.