aurJ3M基因对新型食品防腐剂金褐霉素代谢网络的调控机制研究

Aureofuscin is a tetraene macrolides antifungal antibiotic and can inhibit postharvest disease of fruit, showing high performance, safety and stable biological antiseptic with promising application. However, Aureofuscin has not been achieved industrialization requirement yet because its biosynthesis and regulation mechanism is obscure. Base on our previous research work that the gene aurJ3M which can enhance Aureofuscin biosynthesis was cloned from Streptomyces aureofuscus. We attempt to clarify the regulation mechanism of gene aurJ3M on the metabolic network of Aureofuscin from the genome and protein level from three aspects: 1) analyze the function of gene aurJ3M by the technology of gene knockout and over-expression, 2) clarify the specific regulation mechanism of gene aurJ3M in the PKS pathway of Aureofuscin biosynthesis by the technology of RT-PCR and GST-PAS Expression of fusion protein, and 3)acquire the influence of precursor inducer on gene aurJ3M in Aureofuscin biosynthesis. This item may provide new knowledge about the production of Aureofuscin by reforming gene or structural modification.

金褐霉素（Aureofuscin）是一种四烯大环内酯类抗真菌物质，可有效防治水果采后病害，是一种具有很好的应用前景的高效、安全的新型生物防腐剂。但由于金褐霉素生物合成途径及其代谢调控机制尚不明确，难以采取相应有效措施提高其产率。我们在前期研究中已克隆到基因aurj3M，并发现其具有促进金褐霉素生物合成的作用，但其功能及调控机制需要进一步阐明。本项目拟采用基因敲除以及过表达技术阐明aurJ3M基因的功能；利用RT-PCR技术以及GST-PAS融合蛋白表达技术研究aurJ3M基因对金褐霉素生物合成中PKS途径的特异性调控作用；从发酵代谢节点进一步研究前体诱导物对aurJ3M基因调控金褐霉素合成的影响。本项目可望从基因组和蛋白质层次深入阐明aurJ3M基因对金褐霉素代谢网络的调控机制，以期为通过基因改造和结构修饰提高金褐霉素发酵产量提供理论依据。

金褐霉素（Aureofuscin）是一种四烯大环内酯类抗真菌物质，可有效防治水果采后病害，是一种具有很好的应用前景的高效、安全的新型生物防腐剂。但由于金褐霉素生物合成途径及其代谢调控机制尚不明确，难以采取相应有效措施提高其产率。本项目组按计划完成项目全部内容，采用基因敲除以及过表达技术阐明aurJ3M基因在金褐霉素生物合成中的功能，aurJ3M基因高效表达的菌株金褐霉素产量是野生型菌株的5.5倍，aurJ3M基因敲除突变株完全丧失了产生金褐霉素的能力；利用RT-PCR等技术研究aurJ3M基因对金褐霉素生物合成中PKS途径的特异性调控作用及其对金褐霉素的代谢网络调控机制，从转录水平分析与野生型相比，在敲除菌株ΔaurJ3M中聚酮合成酶基因S0、S1和基因B、C、G、F、D均不发生转录，I、J、A基因转录水平显著降低，R、E、H基因的表达不受影响，S0和S1基因的不表达都会抑制金褐霉素产生；在发酵24 h 时向发酵培养基中添加体积分数0.2 %的前体物质可以促进金褐霉素的生物合成，乙酸钠和丙酸钠以5:1，添加量为1.5mg mL−1，明显提高了金褐霉素的生产，达到3.708 mg mL-1，与对照培养相比，产量增加约267％，从发酵代谢节点进一步确定前体诱导物对aurJ3M基因调控金褐霉素合成的影响。研究结果共发表2篇代表性研究论文，其中SCI 论文1篇，CSCD论文1篇；申请国家发明专利1项；前期授权国家发明专利1项；获国家梁希林业科学技术奖二等奖1项（证书号：2019-KJJ-2-20-R02）；参加国际、国内会议2次，做会议报告1次；培养研究生4名。本项目从基因组和代谢组层次深入阐明aurJ3M基因对金褐霉素代谢网络的调控机制，以期为通过基因改造和结构修饰提高金褐霉素发酵产量提供理论依据。