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Title:
PLASMID AND METHOD FOR USING PLASMID TO INCREASE YIELD OF STREPTOMYCES ANTIBIOTIC
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/119484
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a plasmid and a method for using the plasmid to increase the yield of a streptomyces antibiotic. The method comprises the following steps: transferring an integrative expression plasmid into streptomyces, thus increasing the yield of the streptomyces antibiotic. The integrated expression plasmid is derived from vgbS gene and a regular vector, or from metK and vgbS genes and the regular vector, or from metK and adpA-c genes and the regular vector, or from metK, vgbS, and adpA-c genes and the regular vector. Also provided is an integrated expression plasmid pFVgb, an integrated expression plasmid pFMV, an integrated expression plasmid pFMA, and an integrated expression plasmid pFMVA. In the plasmid and the method for using the plasmid to increase the yield of streptomyces antibiotic of the present invention, one or a plurality of genes among three genes having a broad catalyzing effect on biosynthesis of the antibiotic are expressed simultaneously on one vector, and are transferred using conjunction transfer into streptomyces for highly-efficient expression, thus increasing the yield of the antibiotic.

Inventors:
YOU DELIN (CN)
DENG ZIXIN (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/000276
Publication Date:
September 13, 2012
Filing Date:
March 05, 2012
Export Citation:
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Assignee:
UNIV SHANGHAI JIAOTONG (CN)
YOU DELIN (CN)
DENG ZIXIN (CN)
International Classes:
C12N15/76; C12N15/31; C12P1/06; C12R1/465
Domestic Patent References:
WO2003008591A12003-01-30
Foreign References:
CN102181470A2011-09-14
CN101805742A2010-08-18
CN1171444A1998-01-28
Other References:
WANG, TAO: "Construction of high-yield candicidin producing strain.", CHINESE MASTER'S THESES FULL-TEXT DATABASE BASIC SCIENCE, 15 October 2009 (2009-10-15)
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
Attorney, Agent or Firm:
SHANGHAI HANGSOME INTELLECTUAL PROPERTY LTD. (CN)
上海汉声知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
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。

Description:
说 明 书 质粒及利用质粒提高链霉菌抗生素产量的方法 技术领域

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。