多烯大环类抗生素合成酶结构域的差异进化分析及应用于一株产四霉素链霉菌菌株的筛选(英文)  

Different Evolution on Domains of Polyene Macrolide Antibiotics Biosynthases Implying New Insights to Combinational Biosynthesis and Mining a New Tetramycin Producing Streptomyces Strain

作　　者：王绛[1,2,3] 唐克轩[2] 邓子新[1] 黄曦[1] 

机构地区：[1]上海交通大学生命科学技术学院教育部微生物代谢重点实验室,上海200030 [2]上海交通大学农业与生物学院,上海200240 [3]中国科学院上海有机化学研究所生命有机国家重点实验室,上海200032

出　　处：《上海交通大学学报（农业科学版）》2011年第1期1-9,共9页Journal of Shanghai Jiaotong University(Agricultural Science)

基　　金：国家自然科学基金(30970064)

摘　　要：多烯大环类抗生素的生物合成酶属于典型的I类聚酮合酶(PKS),这些生物大分子有着非常相似的化学结构和模块合成的形式。在本研究中,每个多烯聚酮合酶的单一结构域被作为系统进化分析的对象。我们发现,各类结构域在进化上出现了不同方向的倾向,其中,KS域在进化树中归成三大类,分别对应多烯结构的三大块区域;相对于KS域和ACP域表现出基因水平转移的倾向而言,AT和KR域则大部分都在单一的基因簇内部发生复制或者重组;而七烯类的FR-008和四烯类的匹马菌素的合成基因簇则极可能源自同一祖先,由此也佐证了多烯抗生素的共轭双键数目是由结构域的组织分布决定的。这些结果都为多烯大环组合生物工程提供了重要的启示。同时利用FR-008和匹马菌素的高度同源性,基于基因筛选的手段,我们分离到了一株新的产四烯大环类抗生素四霉素的链霉菌。Biosynthases of polyene macrolides antibiotic belong to typical type I modular polyketide synthases（PKS）.Their common structural traits and similar module-biosynthesis suggested the closely evolutional relationship among their biosynthases.In our study,individual domains in each polyene PKS were selected to be taken phylogenetic analysis.We found that different kinds of domains exhibited different evolutional direction：three groups of KS domains responsible for three structural parts of polyenes;duplications or recombination of AT and KR domains mostly happened within one gene cluster while KS and ACP domain exhibiting more tendency to gene horizontal transfer;moreover,the number of conjugated double bonds is determined by PKS domains organization,since FR-008（Fsc） and pimaricin（Pim） maybe came from one common ancestor.Based on the high similarity between Fsc and Pim,one gene-based screen method has successfully identified a new tetramycin-producing streptomyces strain.

关 键 词：多烯大环 结构域 差异进化 聚酮合酶 四霉素 

分 类 号：Q939.132[生物学—微生物学]