基因组发掘策略指导铁载体类化合物的发现

作者：江志波; 李星星; 任卫聪; 侍媛媛; 高荣梅; 李玉环; 武临专; 洪斌^*

来源：中国医药生物技术, 2019, 14(02): 97-107.

DOI：10.3969/j.issn.1673-713X.2019.02.001

• 基因组发掘
• 铁载体
• 灰产色链霉菌
• qRT-PCR

目的利用基因组发掘策略指导铁载体类化合物的发现。方法首先,在获得灰产色链霉菌(Streptomyces griseochromogenes)CPCC 200274全基因组序列的基础上,利用antiSMASH对其编码的潜在次级代谢产物生物合成基因簇进行生物信息学分析,通过Blastp比对,判断该菌株中是否存在铁阻遏蛋白(Dmd R1)同源基因,并借助于MEME、FIMO等软件寻找包含Dmd R1蛋白结合位点(iron box)的基因簇,则该基因簇可能为铁载体类化合物的生物合成基因簇;其次,摸索合适的发酵条件,利用实时定量RT-PCR(q RT-PCR)技术检测相关生物合成基因的表达水平;最后分离纯化目标铁载体类化合物,验证此基因组发掘策略的可行性。结果利用antiSMASH从灰产色链霉菌CPCC 200274基因组中发现了5个含有iucAC基因、标注为铁载体的生物合成基因簇。Blastp比对提示该菌株基因组中存在Dmd R1的同源蛋白SGC5642,可能参与铁载体类化合物生物合成的调控。结合MEME、FIMO软件分析结果,5个含iucAC的基因簇中只有cluster 29含有iron box序列,推测cluster 29可能编码铁载体类化合物。根据以上信息,利用q RT-PCR方法确定了该基因簇表达的发酵条件,分离纯化获得了3个铁载体类化合物,经结构鉴定分别为去铁敏B,去铁敏E和N1-羟基-N1-琥珀酰基尸胺。结论以基因组发掘策略为指导,从微生物基因组中发现铁载体类化合物生物合成基因簇和铁阻遏蛋白结合位点,并通过qRT-PCR方法在转录水平确定目标基因簇的方法,成功获得3个铁载体类化合物。该策略为解决目前antiSMASH对于铁载体类化合物生物合成基因簇预测的局限性和该类化合物基因簇的快速定位、新生物合成元件的发掘提供了新思路,为新结构铁载体类化合物的寻找及合成生物学改造奠定了基础。

• 单位
  中国医学科学院医药生物技术研究所