以发掘基因组信息为基础的新颖硫肽类天然产物的发现研究

包括抗生素在内的天然产物是药物发现与发展的主要源泉，采用传统分离手段发掘新结构的活性成分已经变得越发困难。随着越来越多的天然产物生物合成机制的阐明，以及大量微生物基因组全序列的公布和注释，天然产物的结构多样性和被发现的可能性被重新认识，以基因组分析为基础发现新颖天然产物成为可能。本项目将采取这一思路，以硫肽抗生素噻唑环化酶的高度保守序列设计简并性引物，对未进行基因组全测序的近100个菌株进行PCR筛选，指导新型活性硫肽类抗生素的发现，并研究相关生物合成机制。如能顺利开展，一方面将为以发掘基因组序列信息为基础指导新型化合物的发现提供借鉴；另一方面，新型活性化合物的发现及其机制的阐明将为进一步采用组合生物合成创造结构的多样性奠定基础。

天然产物是药物发现与发展的主要源泉。传统的分离手段多依赖活性筛选或者物理化学性质，现在这种手段发掘新结构的活性成分因为高频率的重复已经变得越发困难。随着越来越多的天然产物生物合成机制的阐明，以及大量微生物基因组全序列的公布和注释，天然产物的结构多样性和被发现的可能性被重新认识，以基因组分析为基础发现新颖天然产物成为可能。. 本项目中，我们以硫肽家族特有的噻唑环化酶为出发点，采用PCR筛选的方式对近100株菌产生硫肽的能力进行评估，发现thiostrepton (TSR)的产生菌Streptomyces laurentii具有产生新颖硫肽pan的能力，我们分析新获得的基因簇pan，采用改变发酵方法、基因失活、操纵关键调控基因等方法，对未知新硫肽Pan的产生能力进行了研究。. 同时，我们建立了转录组发掘的方法，以Sanglifehrin A (SFA)的产生菌Streptomyces flaveolus为模型，对其生物合成基因转录组进行RT-PCR扫描和分析，在基因水平上实现预测天然产物的结构类型和对旧天然产物的快速去重复，同时获得了活跃转录的次生代谢产物氨莎类抗生素Mycotrienin（MYC）的发掘和新颖生物合成基因簇的克隆。这种新方法的建立，为从基因组信息出发同时挖掘天然产物及其相应的基因簇提供了一种新的策略。