抗生素A201A的生物合成机制及其工程改造

抗生素A201A是我们从一株南海深海放线菌新属Marinactinospora thermotolerans SCSIO 0652中筛选分离到的核苷类抗生素，其结构复杂新颖，对革兰氏阳性菌和厌氧的革兰氏阴性菌有高度抑制活性，并对肿瘤细胞具有细胞毒活性，有关其化学合成和生物合成机制的研究，还未开展。本项目拟综合运用微生物学、天然产物化学、分子生物学、生物化学和药理学等多门学科专业技能，对抗生素A201A的生物合成机制进行精细研究，获取其完整的生物合成基因簇，发掘其生物合成基因簇中与众不同的功能基因，利用组合生物合成的方法对生物合成基因簇进行阻断、置换、重组或异源表达，产生生物合成中间体或结构类似物，并利用体外蛋白表达手段，对一些在其生物合成过程中起关键作用的酶进行体外生化测试，阐明各结构单元的生物合成机制，将为新药研究与开发提供化学实体和物质基础。

抗生素A201A 是我们从一株南海深海放线菌新属Marinactinospora thermotolerans SCSIO 0652中筛选分离到的核苷类抗生素，其结构复杂新颖，革兰氏阳性菌和厌氧的革兰氏阴性菌有高度抑制活性，并对肿瘤细胞具有细胞毒活性。本项目通过对M. thermotolerans SCSIO 00652进行全基因组扫描测序和生物信息学分析获得A201A生物合成基因簇；采用文库构建及特异引物筛选方法获得包含A201A生物合成基因簇的克隆；利用PCR- Targeting和接合转移技术对基因簇的主要结构基因、后修饰基因、调控基因和抗性基因及边界基因进行突变，构建双交换突变株；通过对突变株进行发酵和HPLC分析获得突变株的代谢产物谱，并对突变株中产生的新化合物或A201A同系物进行NMR、MS分析，以进行结构解析，确定各基因在A201A生物合成过程中的功能，阐明了其生物合成途径和机制；首次发现了2个L-galactose生物合成酶，1个氧化还原酶及4个甲基转移酶在A201A生物合成中起到关键作用，并对其中的一个L-galactose生物合成酶进行了体外酶促反应机理的研究。本项目对A201A生物合成基因簇的重要基因进行突变，共构建突变株32株，获得新化合物11个，获得A201A高产菌株一株，授权专利1项，在国际知名抗生素杂志《Antimicrobial Agents and Chemotherapy》发表文章一篇，在国内核心期刊上发表论文2篇，另有1篇高水平论文待发表。本项目为利用基因工程技术和组合生物合成技术，开发和改造核苷类抗生素A201A提供了理论基础和技术支持。