DENG ZIXIN (CN)
YOU DELIN (CN)
DENG ZIXIN (CN)
WO2003008591A1 | 2003-01-30 |
CN102181470A | 2011-09-14 | |||
CN101805742A | 2010-08-18 | |||
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DATABASE GENBANK 23 October 2008 (2008-10-23), BENTLEY, S. D.: "Streptomyces coelicolor A3(2) complete genome; segment 6/29.", Database accession no. AL939109
DATABASE GENBANK 29 June 2009 (2009-06-29), "Streptomyces coelicolor A3(2) complete genome: segment 11/29", Database accession no. AL939114
ZHAO, JINLEI ET AL.: "An adpA homologue in Streptomyces avermitilis is involved in regulation of morphogenesis and melanogenesis.", CHINESE SCIENCE BULLETIN, vol. 52, no. 2, 30 January 2007 (2007-01-30), pages 170 - 176
OKAMOTO, SUSUMU ET AL.: "Enhanced expression of S-adenosylmethionine synthetase causes overproduction of actinorhodin in Streptomyces coelicolor A3(2).", JOURNAL OF BACTERIOLOGY, vol. 185, no. 2, 30 January 2003 (2003-01-30), pages 601 - 609
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权 利 要 求 书 1、 一种提高链霉菌 StrePtomyces 抗生素产量的方法, 其特征在于, 包括如下 步骤: 将整合表达质粒转入链霉菌中, 进而实现链霉菌抗生素产量提高; 所述整合表达 质粒为 wb5"基因与常规载体构建而得, 或者为 y^i 和 wb5"基因与常规载体构建而得, 或者为 Hei/r和 acp - c基因与常规载体构建而得, 或者为 fflei T、 和 3φ Ι- c基因与 常规载体构建而得。 2、 如权利要求 1 所述的提高链霉菌抗生素产量的方法, 其特征在于, 包括如下步 骤: (a)构建整合表达质粒; (b)将整合表达质粒转入链霉菌中; (c)发酵 (b)步获得的链霉菌, 获得抗生素。 3、 如权利要求 1所述的提高链霉菌抗生素产量的方法, 其特征在于, 所述链霉菌 为链霉菌 Streptomyces sp. ) ZYJ-6 CGMCC NO. 2394。 ' 4、 如权利要求 1所述的提高链霉菌抗生素产量的方法, 其特征在于, 所述常规载 体为 PIB139载体。 5、 如权利要求 1所述的提高链霉菌抗生素产量的方法, 其特征在于, 所述 ^ίΤΓ基 因的碱基序列如 SEQ ID NO. 1所示。 6、 如权利要求 1所述的提高链霉菌抗生素产量的方法, 其特征在于, 所述 "基 因的碱基序列如 SEQ ID NO. 2所示。 7、 如权利要求 1所述的提高链霉菌抗生素产量的方法, 其特征在于, 所述 ao^I - c 基因的碱基序列如 SEQ ID NO. 3所示。 8、 一种由 基因与常规载体构建而得的整合表达质粒 pFVgb。 9、 如权利要求 8所述整合表达质粒 pFVgb, 其特征在于, 所述常规载体为 PIB139 载体 10、 一种如权利要求 8所述整合表达质粒 pFVgb的构建方法, 其特征在于, 包括如 下步骤: (a)质粒 pJTU4405含有全基因合成 vgbS, 在基因 两端分别引入了 Ndel和 EcoRI酶切位点; (b)用 Ndel和 EcoRI双酶切带有透明颤菌( Vi treoscilla 基因的 pJTU4405; (c)将 b5"基因插入含有红霉素抗性基因强启动子 PermE*的链霉菌整合型载体 PIB139的对应位点, 得到质粒 pFVgb。 11、 一种由 z/ei r和 wb5"基因与常规载体构建而得的整合表达质粒 pFMV。 12、 如权利要求 11所述整合表达质粒 pFMV, 其特征在于, 所述常规载体为 pIB139 载体 <= 13、 一种如权利要求 11所述的整合表达质粒 pFMV的构建方法, 其特征在于, 包括 如下步骤: 制备质粒 pFMetK质粒; 之后用 Ndel和 EcoRI将 vgbS pJTU4405上切下插 入 PJTU968的相应酶切位点, 再用 Muni和 EcoRI将带有红霉素强启动子的 基因片 段插入到 pFMetK质粒的 EcoRI位点, 得到质粒 pFMV。 14、 如权利要求 13所述的整合表达质粒 pFMV的构建方法, 其特征在于, 所述制备 质粒 pFMetK质粒包括如下步骤: (a)在天蓝色链霉菌 <i Streptomyces coeli color) 的 metK 基因内部设计引物 metKF2/metKR, 在 ATG密码子处加入了一个 Ndel酶切位点; 引物 metKF的序列为: 5, -CAGGGAGCCATATGTCCCGT- 3, , 弓 I物 metKR的序列为: 5 ' -TCGCAAAGGCCACTGACAACA- 3 ' ; (b)将扩增到的不带原始启动子的 1334bp的 metK基因插入 pBlueScriptll SK (+ ) 的 EcoRV位点构建 4292bp的克隆 pJTU2524; (c)用 Ndel和 EcoRI将无启动子的 metK基因片段从 PJTU2524上切下插入到含有红 霉素抗性基因强启动子 PermE*的 pIB139载体中, 得到质粒 PFMetK。 15、 一种由 ao^!-c基因与常规载体构建而得的整合表达质粒 pFMA。 16、 如权利要求 15所述整合表达质粒 pFMA, 其特征在于, 所述常规载体为 PIB139 载体 17、 一种如权利要求 15所述的整合表达质粒 pFMA的构建方法, 其特征在于, 包括 如下步骤: 用 Ndel和 EcoRI将 adpA-c k pJTU2520上切下插入到带有红霉素启动子的 质粒 pJTU968的相应位点, 再用 Muni和 EcoRI将带有红霉素强启动子的 ac^4- c基因片 段插入到 pFMetK质粒的 EcoRI位点, 构建质粒 pFMA。 18、 一种由 ^、 "和 ao^l-c基因与常规载体构建而的整合表达质粒 pFMVA。 19、如权利要求 18所述整合表达质粒 pFMVA,其特征在于,所述常规载体为 pIB139 载体 20、 一种如权利要求 18所述的整合表达质粒 pFMVA的构建方法, 其特征在于, 包 括如下步骤: 用 Muni和 EcoRI将带有红霉素启动子的 adpA_c从 pJTU2522上切下插入 到 pFMV的 EcoRI位点, 得到质粒 pFMVA。 |
本发明涉及的是一种生物医药技术领域的方法 及质粒, 具体涉及质粒及利用质粒提 高链霉菌抗生素产量的方法。
背景技术
随着细胞生物学以及生物工程技术在微生物尤 其是抗生素育种领域的应用, 基因工 程育种技术已成为主要的菌种改良手段, 并且在改良工业生产菌种方面已获得巨大的成 功。 生物工程育种技术在一定范围内克服了传统育 种技术的随机性和盲目性, 可以借助 对微生物次级代谢生物合成途径的认识, 利用基因工程技术构建抗生素高产菌株, 有助 于次级代谢产物的工业生产。
在微生物菌种选育领域中, 通过基因工程技术将目的基因与载体在体外连 接然后转 入受体细胞, 使外源基因在受体中稳定表达遗传。 主要途径包括有: ①通过调节基因的 加倍或失活、 提高抗生素的主动外排效率等来提高抗生素的 产量; ②在宿主细胞中引入 增加前体物和辅因子的供给的外源基因, 提高活性物质的生物^ ~成量; ③通过激活或抑 制支路代谢以改变生物活性分子的活性成分或 比例, 提高最佳活性组分的积累、 降低或 消除低活性次级组分的积累。
AdpA是广泛存在于链霉菌中的一个全局性正调 因子, 是 A-因子调控网络的中心 转录调控因子, 可激活形态分化和次级代谢产物所需基因的表 达。 在天蓝色链霉菌 ( Streptomyces coelicolor)、 变铅青链霉菌 i Streptomyces lividans) ^ 抗生链霉菌 ( Streptomyces antibioticus)和阿维链霉菌 ( Streptomyces a verwi til is) 中, AdpA 正调节黑色素的生物合成。 目前还没有文献报道 ao^I基因在抗生素产生菌株里的表达 对其抗生素产量的影响。
透明颤菌( z' ireosci a)是一种专性好氧的丝状革兰氏阴性细菌, ^ 基因编码的 透明颤菌的血红蛋白具有结合氧的特性可以促 进微生物细胞内氧的传输, 提高氧的利用 率。 对许多在溶氧不足的情况下, Vgb表达会促进宿主的生长, 蛋白的分泌, 代谢物的 产生以及增强抗压性。
将透明颤菌血红蛋白基因整合到异源宿主菌中 可以增加重组蛋白产量和发酵物产 量。 经过对现有技术的检索发现, 在抗生素生产中, Wb基因可明显促进肉桂地链霉菌 的菌体生长和抗生素莫能菌素合成 (文莹, 宋渊. 透明颤菌血红蛋白在肉桂地链霉菌
{ Streptomyces cinnamonensis^ 中的表达对其细胞生长及抗生素合成的影响. 生物 工程学报, 2001, 17 (1 ) : 24-28 )。 基因的表达 使红霉素的产量提高 60% (Brunker, P. Genetic engineering of an industrial strain of Saccharopolyspora erythraea for stabl e expression of the Vi treoscill hemoglobin gene (vhb ) . Microbiology 1998, 144 (9): 2441-2448 )。
S-腺苷甲硫氨酸 (S- adenosylmethionine, 简称 SAM) , 由三磷酸腺苷和 L-甲硫氨 酸经 SAM合成酶催化反应合成。 作为生物合成过程中的重要中间代谢物质, SAM合成酶 基因 ^i/r在很多链霉菌中的高效表达都能够有效提 其代谢物的产生。 在天蓝色链霉 菌 Streptomyces coelicolor) 里, SAM合成酶基因/ ffe 的高效表达能够大大提高放 线紫红素的产量 ( Okamoto S , Lezhava A. Enhanced expressi on of S- Adenosylmethionine synthetase causes overproduct ion of act inorhodin in Streptomyces coelicolor k?> (2 ) . J Bacteriol , 2003, 185 (2): 601 - 609 ) ; 在 Saccharopolyspora erythraea中异源表达 S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因可以提高红霉素 A的产量 (Wang Y, Wang YG. Improved producti on of erythromycin A by expression of a heterologous gene encoding S- adenosylmethionine synthetase. Appl Microbiol Biotechnol , 2007, 75 (4) : 837-842 ); Streptomyces actuosus Φ SAM 成酶基因 ffiei r的高效表达促进了那西肽的合成 (Zhang XC, Fen MQ. Overexpression of yeast S-adenosylmethionine synthetase metK in Streptomyces ac tuosus leads to increased product ion of nosiheptide. Appl Microbiol Biotechnol , 2008, 78 (6): 991 - 995 )。 '
但是上述现有技术仅是单一基因在某些微生物 菌株中的表达, 其对代谢产物的影响 作用还是有限的, 对于整个代谢工程仍是非常不充分的。 微生物菌株自身复杂的代谢途 径以及细胞循环中复杂的调节方式及其特异性 , 决定了对其代谢流中的某个反应进行定 向改变依然是不够的, 对微生物代谢途径的生化改造可以多步进行, 最大限度的增加代 谢产物的积累。 近年来, 由于 DNA重组技术的发展, 使得用基因技术改造代谢途径成为 可能。 本发明根据上述技术的不足, 设计了一个全新的提高链霉菌抗生素产量的方 法及 质粒,将多个与抗生素合成相关的具有广泛正 调控作用的基因构建在一个载体上同时表 达, 构建的质粒可以在不同链霉菌菌株中进行表达 , 有效提高各种抗生素的产量。 发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足, 提供一种全新的提高链霉菌抗生素产量的 方法以及使用到的质粒。 本发明提供了质粒及利用质粒提高链霉菌抗生 素产量的方法, 通过对抗生素的生物合成有广泛促进作用的 3个基因中的一个或者几个采取在一个载体 上同时进行表达的方式, 利用接合转移转入链霉菌中进行高效表达以提 高抗生素的产 量。
第一方面, 本发明提供了一种提高链霉菌 i Streptomyces 抗生素产量的方法, 包 括如下步骤: 将整合表达质粒转入链霉菌中, 进而实现链霉菌抗生素产量提高; 所述整 合表达质粒为 ^ZAS"基因与常规载体构建而得, 或者为 ζτ^ί/Γ和 b5 "基因与常规载体构 建而得,或者为 和 ac^-c基因与常规载体构建而得,或者为 metK、 和 ad P A-c 基因与常规载体构建而得。
优选地, 所述提高链霉菌 treptomyces 抗生素产量的方法包括如下步骤:
(a)构建整合表达质粒;
(b)将整合表达质粒转入链霉菌中;
(c)发酵 (b)步获得的链霉菌, 获得抗生素。
优选地, 所述链霉菌为链霉菌 i Streptomyces sp. ) ZYJ- 6 CGMCC NO. 2394。
优选地, 所述常规载体为 PIB139载体。
优选地, 所述 zz/ei 基因的碱基序列如 SEQ ID NO. 1所示。
优选地, 所述 基因的碱基序列如 SEQ ID NO. 2所示。
优选地, 所述 ac^l- c基因的碱基序列如 SEQ ID NO. 3所示。
第二方面, 本发明还涉及一种由 ^/^基因与常规载体构建而得的整合表达质粒 pFVgb o
优选地, 所述常规载体为 PIB139载体。
进一步, 本发明还涉及前述整合表达质粒 pFVgb的构建方法, 包括如下步骤: (a)质粒 pJTU4405含有全基因合成 vgbS, 在基因 wb5"两端分别引入了 Ndel和 EcoRI酶切位点;
(b)用 Ndel和 EcoRI双酶切带有透明颤菌( Vitreoscilla) 基因的 pJTU4405 ;
(c)将 wb5"基因插入含有红霉素抗性基因强启动子 PermE*的链霉菌整合型载体 PIB139的对应位点, 得到质粒 pFVgb。
第三方面, 本发明还涉及一种由 fflei 和 "基因与常规载体构建而得的整合表达 质粒 pFMV。
优选地, 所述常规载体为 PIB139载体。
进一步, 本发明还涉及一种如权利要求 11所述的整合表达质粒 pFMV的构建方法, 包括如下步骤: 制备质粒 pFMetK质粒; 之后用 Ndel和 EcoRI将 vgbS } pJTU4405上切 下插入 pJTU968的相应酶切位点, 再用 Muni和 EcoRI将带有红霉素强启动子的 b5基 因片段插入到 pFMetK质粒的 EcoRI位点, 得到质粒 pFMV。
优选地, 所述制备质粒 pFMetK质粒包括如下步骤:
(a)在天蓝色链霉菌 Streptomyces coelicolor) 的 metK 基因内部设计引物 metKF2/metKR, 在 ATG密码子处加入了一个 Ndel酶切位点;
引物 metKF的序列为: 5, - CAGGGAGCCATATGTCCCGT-3 ' ,
引物 metKR的序列为: 5 ' -TCGCAAAGGCCACTGACAACA-3 ' ;
(b)将扩增到的不带原始启动子的 1334bp的 metK基因插入 pBlueScriptll SK (+) 的 EcoRV位点构建 4292bp的克隆 pJTU2524;
(c)用 Ndel和 EcoRI将无启动子的 metK基因片段从 pJTU2524上切下插入到含有红 霉素抗性基因强启动子 PermE*的 pIB139载体中, 得到质粒 pFMetK。
第四方面, 本发明还涉及一种由 ζ^ί/Γ和 SC / 4- C 基因与常规载体构建而得的整合表 达质粒 pFMA。
优选地, 所述常规载体为 PIB139载体。
进一步地, 本发明还涉及前述整合表达质粒 pFMA的构建方法, 包括如下步骤: 用 Ndel和 EcoRI将 ad P A-c从 pJTU2520上切下插入到带有红霉素启动子的质粒 pJTU968 的相应位点, 再用 Muni 和 EcoRI 将带有红霉素强启动子的 adpA-c基因片段插入到 pFMetK质粒的 EcoRI位点, 构建质粒 pFMA。
第五方面, 本发明还涉及一种由 ei r、 ^和 atp/i-c基因与常规载体构建而的整 合表达质粒 pFMVA。
优选地, 所述常规载体为 PIB139载体。
进一步地, 本发明还涉及前述整合表达质粒 pFMVA的构建方法, 包括如下步骤: 用 Muni和 EcoRI将带有红霉素启动子的 adpA- c从 pJTU2522上切下插入到 pFMV的 EcoRI 位点, 得到质粒 pFMVA。
本发明具有如下的有益效果: 本发明提供了质粒及利用质粒提高链霉菌抗生 素产量 的方法,通过对抗生素的生物合成有广泛促进 作用的 3个基因中的一个或者几个采取在 . 一个载体上同时进行表达的方式,利用接合转 移转入链霉菌中进行高效表达以提高抗生 素的产量。
本发明涉及的链霉菌 CGMCC NO. 2394 ZYJ-6已提交中国微生物菌种保藏管理委员会 普通微生物中心, 其保藏登记编号为. CGMCC N0. 2394; 保藏地址为北京市朝阳区北辰西 路 1号院 3号, 中国科学院微生物研究所。 所述链霉菌 CGMCC NO. 2394 ZYJ-6已经公开 于 ((Zhou YJ, Li JL, Zhu J, Chen S, Bai LQ, Zhou XF, Wu HM, Deng ZX. Incomplete β -Ketone Processing as a Mechanism for Polyene Structural Variation in the FR-008/Candicidin Complex. Chemi stry & Biology, 2008, 15 : 629-638》 。 所述链 霉菌 CGMCC NO. 2394 ZYJ-6定向生产杀念菌素单一组份 FR-008- III, 其产量是野生型菌 株该组份产量的 120-130 %,而 FR- 008-ΠΙ是杀念菌素 3个主要组分中最具药用价值的 成份, 通过该工程菌可以大规模生产高纯度的杀念菌 素有效组份, 具有显著的工业应用 价值。
所述 PIB139记载于《 11 :^50:1 CJ, Hughes- Thoraas ZA, Martin CJ,Bohm L Mironenko T, Deacon M, Wheatcroft M, Wirtz G, Staunton J , Leadlay PF. Increasing the efficiency of heterologous promoters in actinomycetes. J Mol Microb Biotech, 2002, 4 (4): 417-426》。
所述的菌株 PJTU4405记载于中国专利申请 201010148837. 2, 公开号 CN 101805742 A, 公开日 2010- 8- 18的发明专利文献 《透明颤菌血红蛋白 vgbS核苷酸序列及其质粒和制备 方法》 中。 所述的菌株 PJTU4405通过以下方式制备得到: 将 ^b基因在链霉菌中使用频 率不高的密码子改为在链霉菌中使用频率最高 的密码子, 保持氨基酸序列不变, 产生新 的基因 Wb5"。 在基因 wb5M端分别引入 Ndel和 EcoRI的酶切位点, 其中在 ^b5t亥苷酸序 列的 5 ' 端添加 7个核苷酸, 形成限制性内切酶 Ndel位点和保护碱基, 在 ^/λ5核苷酸序列 的 3 ' 端添加 8个核苷酸, 形成限制性内切酶 EcoRI位点和保护碱基。 将;^ 5"全基因合成, 全长 456bp。 合成的 456bp的 b ¾DNA被插在载体 pGH的 Smal位点, 产生质粒 pJTU4405, 测序证明合成无误。
所述大肠杆菌 ET12567/pUZ8002公开于《Paget, M. S. , Chamberl in, L., Atrih, A. , Foster , S. J. , and Buttner , M. J. . Evidence that the extracytoplasmic function sigma factor σ E is required for normal cell wall structure in Streptomyces coelicolor A3 (2 ) . J. Bacteriol , 1999 , 181 : 204 - 211》 。
附图说明 图 1为表达质粒的构建图。
图 2为菌株 ZYJ- 6/pFMetK, ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pFMA, ZYJ- 6/pFMVA中 »ei 基因 的 PCR验证。
图 3为菌株 ZYJ-6/pFVgb, ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pF VA菌株中 wb5"基因的 PCR验证。 图 4 为菌株 ZYJ- 6/pFAdpA, ZYJ-6/pFMA, ZYJ-6/pFMVA中 a p I- c基因的 PCR验证。 图 5 为分光光度法分析菌株 ZYJ- 6和 ZYJ- 6/pFMetK, ZYJ-6/pFVgb, ZYJ-6/pFAdpA,
ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pF A, ZYJ- 6/pFMVA中杀念菌素 FR- 008- III在不同培养时间的产量 变化。
图 6为定量分析出发菌株 ZYJ-6和高产菌株 ZYJ-6/pFMVA中杀念菌素 FR- 008-ΙΠ 的产量变化。
具体实施方式
下面结合具体实施例, 进一步阐述本发明。 这些实施例仅用于说明本发明而不 用于限制本发明的范围。 下列实施例中未注明具体条件的实验方法, 通常按照常规 条件, 例如 Sambrook 等分子克隆: 实验室手册 (New York : Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989 ) 中所述的条件, 或按照制造厂商所建议的条件。
实施例 1、 提高链霉菌抗生素产量的整合表达质粒的构建
本实施例涉及的基因表达载体 PIB139是一个含有红霉素抗性基因强启动子 PermE* 的链霉菌整合型载体, 可以通过大肠杆菌和链霉菌之间的两亲本接合 转移进入链霉菌, 发生位点特异性重组后整合在链霉菌的染色体 上, 随着染色体一起复制和遗传。 图 1为 本实施例中涉及的所有表达质粒构建图。
1. 1质粒 pFMetK的构建
PCR扩增天蓝色链霉菌 M145中不带原始启动子的 /^ί 基因, 具体步骤包括: 在天 蓝色链霉菌的 ffei 基因内部设计引物 metKF2/metKR,在 ATG密码子处加入了一个 Ndel 酶切位点;将扩增到的不带原始启动子的 1334bp的/^ i/r基因插入 P BlueS C riptn SK(+) 的 EcoRV位点构建 4292bp的克隆 pJTU2524; 用 Ndel和 EcoRI将无启动子的 7?ei r基因 片段从 PJTU2524上切下插入到含有红霉素抗性基因强启 子 PermE*的 pIB139载体中, 得到质粒 pFMetK。
所述的引物 metKF2/metKR的序列为:
met F (5, -CAGGGAGCCATATGTCCCGT-3 ' );
raetKR (5' - TCGCAAAGGCCACTGACAACA-3, )<, 1. 2质粒 pFVgb的构建
质粒 PJTU4405含有全基因合成 wb5",长度 456bp,在基因 两端分别引入了 Ndel 和 EcoRI酶切位点。 用 Ndel和 EcoRI双酶切带有透明颤菌 基因的 pJTU4405。 将
"基因 (441bp ) 插入含有红霉素抗性基因强启动子 PermE*的链霉菌整合型载体 PIB139的对应位点, 得到质粒 pFVgb。
1. 3质粒 pFMV的构建
PCR 扩增天蓝色链霉菌中的 adpA-c基因, 具体步骤包括: 设计引物 adpAc2F/ adpAclR, 在 ATG密码子处加入了一个 Ndel酶切位点; 将 1556bp的 ao^!-c扩增片段插 入到 pBlueScriptl l SK (+ ) 的 EcoRV位点, 得到质粒 pJTU2520 ; 再用 Ndel和 EcoRI将 adpA-c从 P JTU2520上切下插入到带有红霉素启动子的 粒 pIB139的相应位点,得到质 粒 pFAdpA。
所述的引物 adpAc2F/ adpAc lR '的序列为:
adpAc2F ( 5 ' -GGCTTAGCCATATGAGCCAC- 3 ' );
adpAclR (5 ' - CGTTCATGCGGGCCACTTTA- 3, )。
1. 4含有 metK和 ^bS"两个基因的质粒 pFMV的构建
用 Ndel和 EcoRI将 vgbS PJTU4405上切下插入 pJTU968的相应酶切位点, 再用 Muni和 EcoRI将带有红霉素强启动子的 w^S"基因片段插入到 pFMetK质粒的 EcoRI位点, 得到质粒 pFMV。
1. 5含有膨卿 adpA-c两个基因的质粒 pFMA的构建
用 Ndel和 Eco PI将 adpA_c从 pJTU2520上切下插入到带有红霉素启动子的质粒 PJTU968的相应位点, 再用 Muni和 Eco^将带有红霉素强启动子的 atp - c基因片段插 入到 pFMetK质粒的 EcoRI位点, 构建质粒 pFMA。
1. 6含有 metJ、 和 c的质粒 pFMVA 的构建
用 Muni和 EcoRI将带有红霉素启动子的 ac/^-c从 P JTU2522上切下插入到 pFMV的 EcoRI位点, 得到质粒 pFMVA。
实施例 2、 把质粒转入链霉菌宿主以及接合转移子的筛选 和验证
将构建的质粒转入大肠杆菌 ET12567/pUZ8002中, 挑转化子在液体 LB培养基中培 养携带有转移质粒的大肠杆菌 ET12567/pUZ8002, 该液体 LB培养基内存在有终浓度为 25 μ g/ μ L的氯霉素, 50 μ g/ μ L的卡那霉素和 30 μ g/ μ L的阿泊拉霉素。
37°C培养 8小时后收集菌体, 用新鲜 LB培养基洗涤菌体 3次备用。 将链霉菌孢子悬浮于 5ml TES缓冲液中,该缓冲液浓度为 0. 05 mol/L, pH值为 8. 0。 然后在 55 °C水浴中热激. 10 min, 冷却至室温后, 按 10 8 : 10 8 与大肠杆菌细胞等量 混合后涂在 SFM培养基平板上, 该培养基平板组分为: 2 %琼脂糖 (m/v ), 2 % 甘露醇 (m/v ) , 2 % 黄豆饼粉 (m/v), 培养平板 pH值为 7. 2〜7. 5, 吹干后放在 30°C培养箱中 进行培养。
12小时后用含萘啶酮酸和阿泊拉霉素的 1 ml无菌水覆盖平板, 平板上萘啶酮酸的 终浓度为 50 ng/mL, 阿泊拉霉素为 30 ng/mL, 置 30Ό培养 3天后即可看到转移接合子。
从覆盖板上挑选单个接合转移子接种到阿泊拉 霉素抗性平板上进一步确认抗性。 以 备选菌株的总 DNA作为 PCR模板, pFMetK, pFMA, pFMV , pFMVA四个质粒中都含有 y7?ei r 基因, 质粒经转化获得的 ZYJ-6/pFMetK, ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pFMA, ZYJ- 6/pFMVA菌株 用 PCR验证使用的引物为 metKTF/metKTR, PCR产物为 986 bp (见图 2 ) 。 图 2中 1为 marker , 2、 3、 4、 5分别为菌株 ZYJ- 6/pFMetK, ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pFMA, ZYJ-6/pFMVA 的染色体为模板可以扩增得到 986 bp扩增带。
pFVgb , pFMV, pFMVA三个质粒中都含有 gZ^基因,质粒经转化获得的 ZYJ_6/pFVgb, ZYJ-6/pFMV, ZYJ- 6/pFMVA菌株用 PCR验证使用的引物为 vgbTF/vgbTR, PCR产物为 436 bp (见图 3 ) 。 图 3中 1为 marker, 2、 3、 4分别为菌株 ZYJ-6/pFVgb , ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pFMVA的染色体为模板可以扩增得到 436 bp扩增带。
pFAdpA , pFMA , pFMVA 三个质粒中都含有 adpA 基因, 质粒经转化获得的 ZYJ-6/pFAdpA, ZYJ-6/pF A, ZYJ6-/pFMVA菌株用 PCR验证使用的引物为 adpATF/adpATR, PCR产物为 620 bp (见图 4 ) 。 图 4中 1为 marker , 2、 3、 4分别为菌株 ZYJ- 6/pFAdpA, ZYJ-6/pFMA, ZYJ- 6/pFMVA的染色体为模板可以扩增得到 620 bp扩增带。
引物序列 :
metKTF: 5' GAACAGACCCACGGGCTCGG 3'
metKTR: 5' TGTCCCGTCGCCTGTTCACC 3'
vgbTF: 5' GTGGACCAGCAGACCATCAA 3'
vgbTR: 5' ACTCGACCGCCTGGGCGTAC 3'
adpATF: 5' CGCAGGGACTGGAGGCGATC 3'
adpATR: 5' CACCCGCTGGGTGATCAGCC 3' PCR反应体系: 0. 1 μ β 模板 DNA, 引物各 50 pmol , 4 μΐ DMSO, 4 μΐ dNTP, 5 μΐ PCR缓冲液和 1个单位 Tag DNA聚合酶, 该聚合酶为日本 T0Y0B0公司产品, 加纯水到
PCR反应的循环条件为: 94°C, 5 min; 94 °C , 30 s; 57 °C , 30 s; 72°C, 80 s (30 个循环) ; 72°C延伸 5 min, 4°C结束反应。
实施例 3、 菌株发酵以及抗生素的提取和检测
将出发菌株 ZYJ-6和获得的 ZYJ - 6/pFMetK, ZYJ-6/pFVgb, ZYJ-6/pFAdpA, ZYJ-6/ pFMV, ZYJ-6/pFMA, ZYJ-6/pFMVA六个菌株依次进行液体发酵及抗生素 测。以菌株 ZYJ - 6 作为宿主, 以 FR-008 III组分的产量作 ¾检测标准。
首先将菌株在 SFM平板上活化, 30 培养 3天。然后接种在 25 ml液体培养基 TSBY ( 10. 3%蔗糖) 中, 其中液体培养基 TSBY的制备方法为: 胰蛋白胨 (TSB) 30 g, Difco 酵母粉 5 g, 蔗糖 340 g (34 %) 或 103 g ( 10. 3 %) , 定容至 1000 ml , 分装灭菌。
30°C摇床培养 24小时, 取样, 离心, 收菌体, 烘干, 称干重, 确定各菌种之间菌 体密度的差异, 调整到一致。 按大约 1/100体积比接种到 50 ml液体培养基 YEME中, 30°C摇床培养 84小时。
液体培养基 YEME的制备方法为: 取 Difco酵母粉 3 g, Difco蛋白胨 5 g, Oxoid 麦芽粉 3 g, 蔗糖 103 g, 葡萄糖 10 g, 然后定容至 1000 ml, 灭菌, 使用前补加 2 ml 的 无菌 2. 5 M MgCl 2 · 6 0溶液。
在不同的培养时间取发酵液进行抗生素的提取 和检测。 分别在 36 h, 48 h, 60 h, 72 h和 84 h取发酵液, 然后加入 2倍体积的正丁醇, 振荡萃取, 离心取上清, 重复三 次, 将菌液中的抗生素萃取出来, 合并萃取液, 在波长 380 nm处用分光光度计检测 (PerkinElmer®) , 同时以链霉菌 FR-008的不产抗生素的突变株 HJ- 5 (Yirong Zhang, Linquan Bai and Zixin Deng. Functional characterization of the first two actinomycete 4'- amino- 4- deoxychorismate lyase genes. Microbiology, 2009, 155 : 2450 - 2459) 的发酵液作为空白对照。 实验重复三次。
图 5为菌株 ZYJ-6和构建的六个菌株 ZYJ- 6/pFMetK, ZYJ-6/pFVgb, ZYJ-6/pFAdpA, ZYJ-6/pFMV, ZYJ-6/pFMA, ZYJ-6/pFMVA产生的杀念菌素的产量分析。
六个菌株与出发菌株同时进行平行发酵检测, 结果表明, 前五个菌株使杀念菌素的 产量依次提高了 90% (pFMetK)、 130% (pFVgb)、 80% (pFAdpA)、 130% (pFMV) 、 150% (pFMA) (见图 5 ) ; 图 6表示三个基因的整合型质粒 pFMVA在 ZYJ-6中的表达最终将 杀念菌素的产量提高了 2. 1倍, 产量从 424ug/ml (ZYJ-6 ) 提高到 1301ug/ml
(ZYJ-6/pFMVA) 。
综上所述, 本发明提供了质粒及利用质粒提高链霉菌抗生 素产量的方法, 通过对抗 生素的生物合成有广泛促进作用的 3个基因中的一个或者几个采取在一个载体上 时进 行表达的方式, 利用接合转移转入链霉菌中进行高效表达以提 高抗生素的产量。