通过代谢基因组向和调节剂过度表达,对含有肉的非核糖体的逻辑探索

科学领域:

• 微生物学与天然产品的发现
• 基因组学和生物信息学
• 生物化学和化学生物学

背景情况:

• 含有肉的非核糖体 (CCNP) 是一种独特的生物活性化合物,具有潜在的治疗用途.
• 由于其生物合成基因集群的沉默性,发现CCNP具有挑战性.

研究的目的:

• 制定针对性基因组挖掘战略,以发现新型CCNP.
• 激活无声的生物合成基因集群以提高CCNP的产量.
• 隔离和描述新的CCNP并评估它们的生物活动.

主要方法:

• 基因组挖掘使用肉异构酶作为识别受影响菌株的探针.
• 基于聚合酶链反应 (PCR) 的查和在线数据库搜索.
• 顺序相似性网络和异构酶安普利康的基因分析.
• 通过LuxR调节剂的过度表达和培养优化来激活静态基因群.
• 使用紫外线吸收和MS/MS碎片化的代谢检测.
• 通过光谱分析和化学衍生来阐明结构.
• 假定生物合成途径的生物信息分析.

主要成果:

• 鉴定了39个含有肉异构酶基因的成功菌株.
• 在13个不同的类别中分类CCNP为Z,E和M型组.
• 在20个菌株中激活了静态基因集群,导致可观测的CCNP产量.
• 隔离了6种新的CCNP,包括氧胺乙,瓜纳胺和卢克索胺乙.
• 瓜纳西纳胺具有显著的抗菌活性.
• 卢克松胺A对胃癌细胞表现出中度的抗增殖活性.

结论:

• 与转录调节剂过度表达相结合的向性代谢基因组学方法是发现生物活性CCNP的有效平台.
• 这项研究成功地发现了具有有前途治疗潜力的新型CCNP.
• 开发的方法为未来的天然产品发现工作提供了逻辑框架.