海洋真菌SP-14中NRPKS基因pru1酿酒酵母异源表达研究文献综述

 2022-12-29 14:17:38

选题背景

聚酮化合物是具有多种化学结构和生物活性的天然产物的主要类别之一。尤其是真菌，已成为聚酮化合物药物的重要来源。这些化合物中有许多化合物显示出对人类疾病的临床相关活性。例如，辛伐他汀，洛伐他汀和美伐他汀都是目前市场上与结构相关的、天然产物衍生的降胆固醇药物[1]。

作为基础和应用分子生物学研究中最深入研究的单细胞真核生物之一，酿酒酵母已被证明是重组蛋白生产的有用且重要的宿主。酿酒酵母具有许多有利于工程化来自丝状真菌的异源生物合成途径的优点：1）已经开发了许多用于酵母中蛋白质表达和途径构建的遗传工具； 2）它是非常适合大规模发酵的单细胞生物； 3）酿酒酵母具有有限的天然次生代谢，可将背景和对异源途径的潜在干扰降至最低； 4）酿酒酵母比大多数丝状真菌生长更快[2]。此外，酵母自然产生常见的聚酮化合物构件，例如乙酰辅酶A和丙二酰辅酶A。以及诸如NADPH和S-腺苷甲硫氨酸之类的辅助因子，它们可促进真菌聚酮化合物的生产，而异源基因的整合极少[3]。

聚酮合酶（Polyketide synthase，PKS）是聚酮合成途径的限速酶，主要存在于植物、细菌和真菌中。按照结构和催化机理，PKS 可以分为模块型（Ⅰ型）、重复型（Ⅱ型）、查尔酮型（Ⅲ型）和重复Ⅰ型4 类。真菌中的PKS 大多属于重复Ⅰ型PKS。重复Ⅰ型PKS 是多功能蛋白，拥有多个具有不同催化功能的结构域，根据PKS 中结构域的种类，这类PKS 又进一步被划分为8 类，分别是4 种非还原型PKS（非还原Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅰamp;Ⅱ型、Ⅲ型）和4 种还原型PKS（还原Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型）。虽然不同的重复Ⅰ型PKS 拥有的结构域种类和数目不同，但是它们都有3 个必需的保守结构域，即beta;-酮酯酰基合成酶（beta;-ketosynthase，KS）、酰基载体蛋白（Acylcarrier protein，ACP）和酰基转移酶（Acyltransferase，AT），因此，通常根据这一保守性设计简并引物，从真菌中克隆新的PKS 基因[4]。

研究发现，真菌中控制聚酮类化合物合成的相关基因通常以基因连锁的形式存在，形成所谓的基因簇。在聚酮类化合物基因簇中至少存在1 个PKS 基因和1 个簇内调节基因。根据这一特点，已经从真菌中克隆到很多聚酮化合物的基因簇，并结合基因簇的分析，探明了部分聚酮化合物的生物合成途径。

选题目的

海洋真菌SP-14在光照培养下会产生活性物质rugulosin A，为了解决其来源问题，但是我们对产生这类化合物合成基因NRPKS还了解甚少，因此，我们利用基因组测序发现该菌中NRPKS基因，将其转入酿酒酵母中进行验证，以期发现rugulosin A的生物合成PKS基因。该菌中一共有四个NRPKS基因，本课题重点解决pru1基因异源表达问题，发现其生物合成产物。

参考文献

[1] BARRIOS-GONZaacute;LEZ J, MIRANDA R U. Biotechnological production and applications of statins [J]. Applied microbiology and biotechnology, 2010, 85(4): 869-83.

[2] NEVOIGT E. Progress in metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae [J]. Microbiol Mol Biol Rev, 2008, 72(3): 379-412.

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