SAV576和SAV151基因对阿维菌素生物合成的调控机制研究

阿维菌素是由阿维链霉菌产生的广谱、高效、低毒的杀虫抗生素，广泛应用于农业和畜牧业生产上。虽然阿维菌素的生物合成途径早已阐明，每一合成步骤中所涉及的基因功能已基本明确，阿维链霉菌的基因组序列也已公布，但目前对阿维菌素的生物合成调控却所知甚少。.在前期初步研究中，本实验室首次发现两个TetR家族转录调控蛋白基因SAV576和SAV151对阿维菌素生物合成起负调控作用。本项目拟分别从SAV576和SAV151在转录水平对阿维菌素生物合成的调控，SAV576和SAV151蛋白与靶基因的相互作用，SAV576和SAV151蛋白作用的靶基因与阿维菌素生物合成之间的关系等方面揭示SAV576和SAV151调控阿维菌素生物合成的作用机制，为阐明阿维菌素生物合成的复杂调控网络奠定基础。

阿维菌素是由阿维链霉菌产生的高效杀虫的大环内酯类抗生素，已被广泛应用于医药、农业和畜牧业生产上，但目前对阿维菌素生物合成的调控机制仍知之不多，极大制约了利用基因工程手段构建阿维菌素高产菌株的发展。.本项目按计划揭示了TetR家族转录调控因子（TFR）SAV151和SAV576负调控阿维菌素生物合成的分子机理。证实SAV151不影响阿维菌素生物合成基因簇中ave基因的转录，但它直接抑制自身和上游转录单元SAV152-SAV153-SAV154的转录，过表达SAV151的靶基因SAV152（编码脱氢酶）和SAV154（编码水解酶）都可促进阿维菌素合成。SAV576间接负调控ave基因、直接负调控自身和附近基因的转录；SAV576作用的靶基因SAV575（编码细胞色素P450/NADPH-高铁血红素蛋白还原酶）和SAV577（SAV576同源基因）以不同方式影响阿维菌素的合成：SAV575促进阿维菌素合成，但不影响ave基因表达；SAV577与SAV576相似，都间接负调控阿维菌素合成；SAV576与SAV577竞争相同的结合位点，但SAV576的DNA结合活性比SAV577强，暗示SAV576的调控作用是主要的；这是首次发现链霉菌中两个相邻且类似的TFR可同时调控抗生素合成。.此外，本项目还拓展了对AveT（SAV3619，TFR）和ECF-σ25的调控功能研究，阐明了σ25间接负调控阿维菌素而直接正调控寡霉素合成、AveT间接正调控阿维菌素合成的分子机制，AveT重要的靶基因aveM（编码跨膜的外排泵）对阿维菌素合成具有抑制作用，在野生型菌株和工业生产菌株中过表达aveT或缺失aveM可显著提高阿维菌素产量。.上述研究结果发表IF>3的SCI论文5篇，为揭示阿维菌素生物合成的复杂调控网络奠定了基础，为定向遗传改造阿维链霉菌理性提高阿维菌素产量提供了重要依据，并由此构建获得了高产阿维菌素生产菌株，实现了基础研究与实际应用的有机结合。