毕业论文开题报告-王晶

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1、开题报告StreptomycesthiolactonusNRRL15439中负调控基因orf5670的发现和生物学功能研宄学院：药学院学号:_2011302290028_姓名：王晶论文选题的目的和意义通过实验研究发现在S.thiolactonus^RRL15439里发现了一个负调控基因orf5670,异源表达及在原来宿主体内过表达发现能够抑制一些次级代谢产物的合成，主要是发现平板上色素合成被抑制住，同时我们对棊因组进行分析发现，该基因位于一个可能的基因簇内部，设计在体内敲除该基因看能否激活基因簇的表达。耐药病原微生物和

2、各种新型传染病的不断出现，迫使人们不断寻求新的药物。天然产物一直是新药发现的源泉，其中放线菌尤其是链霉菌产生的次级代谢产物是抗生素和其它药物的主要来源。棊因组测序数据显示微生物屮含有大量的次级代谢基因簇，其编码次级代谢产物的合成潜力远超过己发现代谢产物的数量，其中大部分次级代谢基因簇是沉默或低表达的，基因组挖掘的方法是发现这些基因簇代谢产物有力工具。随着微生物基因组测序项0开展，越来越多的沉默基因簇被发现。采用激活微生物沉默基因簇的方法，可以充分发掘微生物次级代谢的潜力并可以获得大量新结构天然产物，为新药发现提供更多天

3、然化合物来源，对新药创制具有重要意义。链霉菌具有强大的次级代谢能力，能够产生众多具有生物活性的次级代谢产物，如目前广泛应用的抗生素、抗肿瘤药物以及免疫抑制剂等。在链霉菌中，次级代谢产物的生物合成受到包括途径特异性、多效性以及全局性调控棊因在内的多层次严格调控。关键调控基因的缺失或过表达可以显著影响次级代谢产物的生物合成，提示对于链霉菌次级代谢重要调控基因的功能及其作用机制的研宄具有巨大的潜在应用价值。二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势链霉菌的基因组大小多在数Mb以上，如2001年完成测序的天蓝色链霉菌棊因组大小为

4、8,667,507bp，2003年完成测序的阿维链霉菌基因组大小为9,025,608bp，均大于所有的其它细菌基因组，而其基因数量(约7000以上与真核生物的酵母(6000)和人类(31000)和差不大，这些都为链霉菌适应复杂多变的环境和其复杂的次生代谢调控提供了充足的遗传信息。次级代谢一般是在营养耗尽，生物合成或添加诱导物以及生长率下降的生理状态下起始。通常认为，营养降低等环境因素的变化先激活一个“总基因”，这个总基因或者作用于稀有tRNA的转录，或者编码一个正调控的转录因子，既调控次级代谢又调控形态分化，被称为全局

5、性调控，是较高级别的调控，如多效性调节基因bldA和多效性作用因子A2因子、cAMP和ppGpp。较低级别的调控控制次级代谢或形态分化的一个分支，主要发生在级联反应中的途径特异性转录激活子上，这些转录激活子又是多效性调节基因和作用因子的作用靶位点。下面以抗生素合成的调控来介绍链霉菌次级代谢的调控机制及发展。(1)途径专一性调控由途径专一性调控因子作用的调控方式是抗生素调控屮最常见的类型。例如:位于act基因簇中间的ActII-0RF4,编码一个正调控因子调控部分或所有act合成基因的表达。ActII-0RF4基因的突变

6、，可以通过阻止act的转录，阻断所有其它水平的act突变株合成放线紫红素。有趣的是以低拷W质粒为载体，额外增加一到两个拷W的ActII-0RF4就可以引起放线紫红素的高产。同样编码Red(十一烷基灵菌红素)生物合成途径专一性激活蛋白的redD基因也具有类似的功能。而且ActII-ORF4和redD的产物氨棊酸同源性非常高，所以它们可能是以相同的方式作用的。虽然在redD的N端附近可能有一个DNA结合区域，但是研宄表明犷己己。的N端不会离那么远。因此仅根据ActII-0RF4和RedD的氨基酸序列不能预测它们真正的功能将

7、ActII-0RF4引入波赛链霉菌同样能够刺激道诺霉素的高产。Dnrl和ActII-0RF4功能的相似性可能与道诺霉素和放线紫红素具冇相似结构冇关。它们都是芳香族聚酮化合物，但是并不是所有的聚酮类抗生素都由ActII-0RF4家族的某个成员调控的。例如:生二素链霉菌中的螺旋霉素是一种大环内酷类的聚酮化合物，它的调控基因srmR的产物还没发现同源物。(2)抗生素合成的全局调控各个不同的途径专一性调控因子的表达是否只是对生长受到限制的单独反应，还是存在着全局性的调控来控制抗生素的产生呢?遗传研究证明在抗生素的合成过程中确实

8、存在着全局性调控方式。第一个例子是bdl突变，之所以这样命名是因为在特定的生长条件下这类突变菌株不能形成气生菌丝而呈现光秃(bald)的表型。在天蓝色链霉菌中有好几个bdl基因的座位己经被确定。大多数天蓝色链霉菌bdl突变株都不产生四种抗生素。第二个全局性调控的例子是:abs突变。这种突变菌株在次生代谢方面是缺陷的而形态分化棊本没