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Microbiology:蓝色链霉菌中筛选出活性基因簇

荷兰格罗宁根大学的研究人员利用基因挖掘法从蓝色链霉菌中发现了一组活性基因簇,通过该基因簇可制造出无耐药性的新型抗生素,该研究有望为链霉菌的药用开发提供一条新思路。相关研究发表在最新一期《微生物学》(Microbiology)杂志上。

链霉菌是生活在土壤中的一种常见细菌,其家族包含多种细菌。不同于其他细菌,链霉菌在生长中会形成或长或短的孢子丝,为了生存,在繁殖前链霉菌会产生大量的天然抗生素以抵御竞争者。利用这一特性科学家已制造出了包括链霉素、四环素和红霉素在内的多种抗生素。

与此同时,为保护自身免受这些高浓度致命代谢物的伤害,链霉菌同时也积累了相应的抗生素耐药基因和调节基因,而这些基因也被认为是病原细菌获得性耐药因子的最初来源。

2002年英国科学家完成了对蓝色链霉菌的基因测序工作,发现这种链霉菌拥有800多万个碱基对和7825个可疑基因,是迄今为止拥有最多基因的细菌。

当年59日发表在英国《自然》杂志上的文章,还专门描绘了3种当时未知的抗生素装配蓝图,并称这3种抗生素一旦被识别,就可作为药物开发中的启动化合物加以使用。

新研究中,格罗宁根大学的研究人员通过基因挖掘的方法成功识别出了蓝色链霉菌中一组被称为cpk的基因簇,并可通过实验手段自如控制其活性。

实验显示,由该基因产生的新型抗菌化合物可对包括大肠杆菌在内的多种细菌产生抗菌效果。

负责该研究的格罗宁根大学佐藤高野教授称,细菌性传染病感染早期一般都较为温和且容易治愈,而一旦恶化就极易致命且具有极强的耐药性,现存的大多数药物对其都无显著疗效。

因此,必须尽快开发出能对抗此类疾病的新型抗生素。利用基因挖掘法他们首次在蓝色链霉菌中识别出了有效的基因簇,此外,该法也可同样用于对其他丝状真菌以及微生物的基因筛选。

未来,随着科学家们对链霉菌次级代谢分子调控机制研究的进一步深入,链霉菌将成为一个极为丰富的医药宝库。(生物谷Bioon.com

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生物谷推荐原文出处:

Microbiology  DOI:10.1099/mic.0.038281-0

Deletion of a regulatory gene within the cpk gene cluster reveals novel antibacterial activity in Streptomyces coelicolor A3(2)
Marco Gottelt1, Stefan Kol1, Juan Pablo Gomez-Escribano2, Mervyn Bibb2 and Eriko Takano1

1 Department of Microbial Physiology, Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB), University of Groningen, Kerklaan 30, 9751NN Haren, The Netherlands
2 Department of Molecular Microbiology, John Innes Centre, Norwich Research Park, Colney, Norwich NR4 7UH, UK

Genome sequencing of Streptomyces coelicolor A3(2) revealed an uncharacterized type I polyketide synthase gene cluster (cpk). Here we describe the discovery of a novel antibacterial activity (abCPK) and a yellow-pigmented secondary metabolite (yCPK) after deleting a presumed pathway-specific regulatory gene (scbR2) that encodes a member of the -butyrolactone receptor family of proteins and which lies in the cpk gene cluster. Overproduction of yCPK and abCPK in a scbR2 deletion mutant, and the absence of the newly described compounds from cpk deletion mutants, suggest that they are products of the previously orphan cpk biosynthetic pathway in which abCPK is converted into the yellow pigment. Transcriptional analysis suggests that scbR2 may act in a negative feedback mechanism to eventually limit yCPK biosynthesis. The results described here represent a novel approach for the discovery of new, biologically active compounds.

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