合成生物学法构建杂合抗生素生物合成功能模块的研究

【作者】 周娇鹏； 田宇清； 包其郁； 谭华荣；

【机构】 微生物资源前期开发国家重点实验室,中国科学院微生物研究所； 温州医科大学 检验医学院、生命科学学院,遗传学重点实验室； 温州医科大学 检验医学院、生命科学学院；

【摘要】 PolynikA为杂合的核苷肽类抗真菌抗生素,是我们前期工作中由可可链霉菌的多氧霉素(polyoxin)生物合成部分基因与圈卷产色链霉菌尼可霉素(nikkomycin)生物合成部分基因通过组合生物合成得到的一个全新结构的次级代谢产物,它具有比多氧霉素活性高及比尼可霉素化学稳定性好的特性。由于该抗生素为真菌几丁质酶竞争性抑制剂,其机制对大肠杆菌无抑制作用,因此我们拟通过合成生物学手段重新设计、优化及合成该杂合抗生素生物合成基因簇,并使该抗生素可以在大肠杆菌底盘细胞中进行异源高效生物合成。根据前期研究结果,选择polynikA生物合成必须的19个合成基因作为基因簇的元件,通过生物信息学分析,优化上述元件的密码子,重新设计核糖体结合位点,利用计算机设计并重新排布这些合成元件组成功能模块,再结合可诱导的调控元件及报告基因,形成可在大肠杆菌中诱导并高效表达的抗生素生物合成基因簇。本研究已设计并合成了调控元件及适合在大肠杆菌中高效表达的两种不同报告基因,并以此为基础组装成简易功能模块,成功完成了在大肠杆菌中双荧光蛋白(GFP,mCherry)同时高效表达的预实验,验证了实验设计的合理性及方法的可行性。进一步通过聚合酶拼接法(polymerase cycling assembly,PCA)合成了部分结构元件的基因序列,拟进一步完成结构元件库的构建,然后将通过Gibson法(Chew-back assembly)进行体外元件拼接组装,形成功能模块的表达质粒,目前研究工作正在进行中。更多还原