深海放线菌SCSIO 00652来源的肽类次级代谢产物的挖掘

Peptide-type secondary metabolites are important sources for drug discovery and development, owing to their structural diversity, unique mode of action and excellent biological activity. Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652 is an actinomycete strain isolated from the deep South China Sea. Genome scanning and bioinformatic analysis revealed that nine putative peptide secondary natural product gene clusters exist in its genome, indicating this strain would be an exceptionally rich source of peptide secondary metabolites. However, only two of these putative peptide gene clusters appear to encode relative molecules previously identified. We plan to mine the unknown peptide natural products from this strain by activating the silent gene clusters through i) optimization of fermentation conditions for this strain, ii）overexpression of positive regulatory genes and/or deletion of negative regulatory genes, and iii) heterologous expression of gene clusters. The target peptide molecules will be isolated, structurally elucidated and suffered from antibacterial activities test. Thus, this project will provide sustainable materials for antibacterial marine drug discovery and development.

肽类次级代谢产物结构多样、作用机制独特且生物学活性优良，是创新药物开发的重要源泉。Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652是分离自南海深海的新属新种放线菌。基因组扫描测序和生物信息学分析发现该菌基因组中存在9个负责肽类次级代谢产物生物合成的基因簇。但菌株中仅分离鉴定了两类肽类次级代谢产物，其余相关生物合成基因簇尚未激活表达。因此本项目选取该菌作为研究对象，通过优化该菌的发酵培养条件、过表达肽类次级代谢的正调节基因或敲除肽类次级代谢途径的负调节基因，异源表达肽类次级代谢产物的生物合成基因簇等方法，激活表达沉默的肽类生物合成基因簇，并对生产的肽类次级代谢产物进行分离、鉴定以及抗菌活性评价，发掘结构新颖的抗菌肽类化合物。本项目的开展，将为抗感染创新海洋药物的研发提供物质基础。

Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652是分离自南海深海的新属新种放线菌。具有发掘多种结构新颖且活性优良的肽类次级代谢产物的潜力，在创新药物开发领域具有重要的价值。本项目针对该目标菌株，开展了高通量全基因扫描和大片段PAC基因组文库的构建。并通过PAC质粒异源表达和菌株规模化发酵方法，获得了四种肽类次级代谢产物，其中含3个新肽类代谢产物。通过基因组分析方法，从菌株中发掘1个咔啉生物碱甲基化酶和1个核黄素合成酶。此外项目开展期间，建立了一套次级代谢产物激活生产的技术体系，可以通过超表达转运蛋白编码基因，失活负调控基因和超表达正调控基因的方法，促进肽类次级代谢产物的生物合成和代谢生产。并利用这套体系成功提高了绿灰霉素和黑莫他汀的生物合成产量。项目开展期间发表基金标注论文3篇，在未来1-2年将陆续完成项目预定的目标。综上所述，本项目开展期间成功建立起深海极端环境来源放线菌的次级代谢产物发掘体系，并为后续工作的深入开展奠定了技术和物质基础。