链霉菌的基因组及其抗生素生物合成基因研究

链霉菌实验操作1录入时间:2009/8/28 16:09:31 来源：食品科技网一、培养基、抗生素、生长因子常用抗生素及其使用浓度抗生素英文名称及缩写抗性基因贮藏液浓度(mg/ml)使用终浓度（μg/ml）链霉菌大肠杆菌MM2CMYEMELA或LB氨苄青霉素氯霉素潮霉素卡那霉素壮观霉素链霉素硫链丝菌素红霉素阿泊拉霉素Ampicillin, AmpChloramphenicol, CmlHygromycin, HygKanamycin, KmSpectinomycin, SpcStreptomycin, StrThiostrepton, ThioErythomycin, EryApramycin, Amblacathygaac或aphaadAstrtsrerm Eaac(3)IV10025(无水乙醇配)5025505025(DMSO配)10050R10102?501051010R－2550502510－50R－－－50－2.5－5050-1002550505025不敏感2030-5*–表示无记录或不能使用，贮存液除特别说明外均用无菌水配制*此表仅供参考！！！*R表示不敏感*Km 和Am有交叉抗性，所以同时具有这两种抗性基因时应适当提高抗生素的量，并作好对照。

*Hyg易见光分解，应用锡箔纸包好。

*有些抗生素需要在低盐的环境（如DNA培养基）下筛选效率较高，如Hyg, Km, VioLB（Luria-Bertani）培养基胰蛋白胨10g，酵母抽提物5g，NaCl 5g，葡萄糖1g，蒸馏水加至1000ml，pH7.3左右（灭菌后第一次用时还要调一次）LALB中加入终浓度为1.5-2%的琼脂粉(不同的琼脂加的量不同，如青岛琼脂大概需1.5%，而华美的需要2%)。

＊做蓝白斑筛选时不加葡萄糖基本培养基（MM）溶液：L-天冬酰胺0.5g，K2HPO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.2g,FeSO4·7H2O 0.01g,蒸馏水至1000ml将每250ml溶液分装到装有2.5g琼脂的500ml三角瓶中，灭菌，使用时每瓶加入50％葡萄糖（8磅灭菌）5ml，调pH7.0。

文章编号：1001-8689(2020)12-1201-07链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展陈瑞琦1,2,3 梁冬梅1,2,3 刘家亨1,2,3 乔建军1,2,3 财音青格乐1,2,*( 1 天津大学化工学院，天津 300072；2 系统生物工程教育部重点实验室，天津 300072；3 天津化学化工协同创新中心合成生物学平台，天津 300072)摘要 本文以天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor )中黄色色素coelimycin 生物合成调控及开发策略的研究进展为代表，介绍了链霉菌中沉默生物合成基因簇调控激活的新进展，为链霉菌天然产物基因簇的挖掘和新次级代谢产物的发现提供研究思路。

关键词：链霉菌；次级代谢；沉默生物合成基因簇；黄色色素coelimycin ；转录调控中图分类号：R9, Q936 文献标志码：AAdvances in the regulation of Streptomyces silent biosynthetic gene clustersChen Rui-qi 1,2,3, Liang Dong-mei 1,2,3, Liu Jia-heng 1,2,3, Qiao Jian-jun 1,2,3 and Cai-yin Qing-ge-le 1,2(1 School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072; 2 Key Laboratory of Systems Bioengineering ofMinistry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072; 3 Syn Bio Research Platform, Collaborative Innovation Centerof Chemical Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072)Abstract This paper takes the example of theregulation of the coelimycin biosynthesis in Streptomyces coelicolor ，and introduces the advances of activation of silent biosynthetic gene clusters in Streptomyces . It provides research ideas for the activation of Streptomyces natural product gene clusters and the discovery of new secondary metabolites.Key words Streptomyces ; Secondary metabolism; Silent biosynthetic gene clusters; Yellow pigment coelimycin ; Transcriptional regulation收稿日期：2019-12-13基金项目：国家重点研发计划资助项目(No.2017YFD0201400)作者简介：陈瑞琦，女，生于1994年，在读硕士研究生，研究方向为微生物次级代谢产物生物合成，E-mail:**********************通讯作者，E-mail:****************.cn近年来，随着耐药病原体的频繁出现和癌症等疾病发病率的逐年增长，发现和开发新药迫在眉睫。

抗生素生物合成途径及其调控机制的研究抗生素是一种用于治疗细菌感染的重要药物。

然而，由于细菌耐药性的加强，以及新型细菌的出现，抗生素的应用日益受到限制。

因此，如何揭示抗生素的生物合成途径及其调控机制是目前研究领域中需要重点关注的问题。

1、抗生素的生物合成途径抗生素的生物合成主要是经过一系列化学反应完成的。

这些反应过程需要消耗大量的能量、原料和特异的酶基因或基因簇，在细胞内组成复杂的反应网络，以产生抗生素分子。

以青霉素为例，其生物合成的过程可大致分为以下几个阶段：（1）前驱物的合成和活化：前驱物包括抗生素的母体分子和不同的载体物，例如酰基辅酶A（acetyl-CoA）或丙酰-CoA等。

这些前驱物需要先通过生物合成途径的前几步化学反应完成活化和合成。

（2）核苷酸底物的拼接: 在此阶段中，脱氧核糖核苷酸和脱氧核酸等底物在酶的催化下拼接成较大的核苷酸底物。

（3）环结构的形成：在这个阶段中，核苷酸底物被氧化和三羟基化，进而形成各种五元环、六元环和环状二十碳化合物，为抗生素的最后生物合成奠定了境地。

（4）侧基的化学修饰：在抗生素分子的生物合成过程中，有些基团需要经过化学修饰过程才能形成最终的抗生素。

例如，青霉素的修饰包括氧化、酰化和甲基化修饰等。

2、抗生素的调控机制抗生素的生物合成不是一件简单的过程，它需要复杂的调控机制来维持抗生素产量的平衡及其质量的稳定。

现在，已经发现了许多影响抗生素生物合成的因素，例如环境适应性和信号转导等。

（1）基因调控：在细菌中，生物合成抗生素的基因通常会聚集在一起，形成一整个基因簇。

这些基因簇受到细菌发育和质体内环境的影响，以及许多转录因子和全局调控因子的调节。

在抗生素的生物合成过程中，这些控制机制会调节基因簇的表达水平，进而影响抗生素的产量。

（2）信号转导：适应性及应答环境中的信号转导是调节抗生素生物合成的重要因素之一。

在细胞内，许多信号分子和信号转导通路可以对基因表达进行调节。

霉菌基因组学的研究与应用随着生物学技术的不断发展，霉菌基因组学已成为生物学领域中备受关注的一个新兴研究方向。

霉菌是一类广泛存在于自然界中的微生物，其中不乏一些重要的工业菌种和医学菌株。

了解霉菌基因组的结构和功能，不仅有助于深入理解微生物的进化和适应机制，也能够为基因工程和药物研究提供有力的支持。

一、霉菌基因组特点和其他生物一样，霉菌的基因组也是由DNA分子构成的。

霉菌的基因组大小和结构不仅受到生物进化的影响，还和其生活环境以及代谢特点有密切关系。

相对于细菌和真核生物，霉菌的基因组大小和复杂度处于中等水平。

一般来讲，霉菌的基因组长度在10-50Mbp之间，其中编码基因数目一般在7000-20000之间。

据目前已经发表的霉菌基因组文章，霉菌基因组具有下列特征：1.基因密度高霉菌的基因密度相对较高，基因间区域较短，编码基因的比例也比较大。

这是由于霉菌的细胞体积较大，需要大量的基因来维持代谢和细胞组织特化等功能。

2.基因重复性高霉菌基因组中存在大量的基因重复序列（如转座子、反转录酶等），这些序列不仅可以影响基因组稳定性，也可以促进基因组的横向转移和重组等过程。

3.基因组结构复杂霉菌基因组中存在丰富的基因家族和浮游基因，其中大多数基因的功能和调控机制仍然不清楚。

基因组中还存在大片的非编码RNA和间隔序列，其生物学意义尚待进一步研究。

4.基因组可塑性高霉菌基因组的可变性较强，包括基因重排、基因重复、突变和重组等现象。

这也是霉菌能够适应不同环境和生存模式的主要原因之一。

二、霉菌基因组的研究方法随着生物学技术的不断发展，现在已经可以通过多种手段对霉菌基因组进行系统的研究。

其中常用的研究方法包括：1.基因测序基因测序是霉菌基因组研究的核心方法之一。

通过测序霉菌基因组的DNA序列，可以快速准确地确定霉菌的基因组大小、基因组结构、基因组变异和基因组演化等信息。

目前可以使用的测序技术包括Sanger测序、第二代测序（如454、Illumina和Solexa）和第三代测序（如PacBio和Oxford Nanopore）等。

链霉菌抗生素生物合成中的细胞色素P450酶潘丽霞;朱婧;王青艳;杨登峰【摘要】作为酶工程、有机化学和合成生物学领域的研究热点,细胞色素P450酶以其独特的催化特性以及广泛的存在性,吸引了大量研究人员的兴趣.近年来,随着全基因组测序技术、合成生物学和结构生物学的迅猛发展,在抗生素的生物合成过程中P450酶的功能研究得到了进一步解析.同时,细胞色素P450酶的蛋白质改造和新催化反应的研发不断取得新突破.本文就链霉菌属来源的细胞色素P450酶的特点以及最近的研究进展进行了总结与论述.【期刊名称】《中国抗生素杂志》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】7页(P153-159)【关键词】链霉菌;抗生素;生物合成;酶工程;细胞色素P450酶【作者】潘丽霞;朱婧;王青艳;杨登峰【作者单位】广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西海洋天然产物与组合合成生物化学重点实验室,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】R978.1细胞色素P450酶(P450s或者CYPs)是一类依赖于亚铁血红素，催化多种复杂氧化反应的多功能酶。

它广泛地存在于各种生物体内，包括细菌，真菌，哺乳动物以及人体。

之所以得名P450，是由于在催化过程中，其和亚铁血红素相互结合，形成硫醇-亚铁-一氧化碳复合物，该复合物在450nm处具有最大特征吸收波谱[1]。

P450不但在有害异物的脱毒，类固醇的生物合成以及人体的药物代谢中起非常重要的作用[2-3]，而且在天然产物的生物合成中也起到非常关键的作用[4-5]。

微生物抗生素生物合成途径及其机制研究抗生素是我们日常生活中必不可少的药物之一，它可以缓解许多细菌感染引发的症状。

而抗生素的主要来源就是来自微生物，如链霉菌、放线菌等。

微生物抗生素生物合成途径及其机制的研究，对于探索生物的多样性及其生命学、生态学和生物制药学等领域的研究具有重要意义。

1. 微生物抗生素的生物合成微生物生产抗生素是为了自我保护而产生的，抗生素生物合成的信号通常是外界环境的变化，例如食物和水的缺乏、气体或温度的变化等。

微生物抗生素生物合成的过程包括：基因表达、酶的合成、代谢产物的合成和转运等四个基本层次。

基因表达：微生物中抗生素的生物合成的调控通常是通过信号传导途径来实现的。

在细胞内，感应信号的接收通常是传递到转录调控子上来调控抗生素基因的表达。

在这些抗生素基因启动子中，存在各种各样的序列，这些序列通过核酸互补配对进行识别，并分别调控抗生素基因的表达。

酶的合成：合成酶是微生物抗生素生物合成的重要组成部分，它们决定了合成路径中的反应类型和速率。

大多数合成酶是将小分子基元转化成更复杂的分子结构，以便最终构建抗生素分子。

代谢产物的合成：抗生素的化学结构通常包括多个不同的分子基元，例如氨基酸、醇和α-酮酸等，这些基元来自于微生物的代谢。

转运：合成完成后，抗生素需要通过转运进入微生物的细胞外环境。

2. 抗生素生物合成途径的机制研究深入了解微生物抗生素生物合成途径的机制，可以帮助我们更好地理解微生物的生存策略，同时也可以为抗生素的生产提供理论基础。

目前，抗生素生物合成途径的机制研究主要分为以下几个方面。

生物合成途径的基因组和代谢组学研究：从基因组学和代谢组学的层面上分析微生物抗生素生物合成途径的基因调控关系和化学反应的代谢通路，可以为抗生素的高效合成和药物的研发提供理论基础。

分析微生物人位与代谢调控交互：人类微生物共生体平衡可以影响微生物生产抗生素的基因表达，同时，微生物代谢产物的变化也会影响人体内抗生素消耗。

链霉菌素抗生素的生产与合成机制链霉菌素抗生素是一种广泛应用的抗生素，可用于治疗感染性疾病。

本文将从链霉菌素抗生素的生产和合成机制两个方面进行讨论。

一、链霉菌素抗生素的生产链霉菌素抗生素的主要来源是链霉菌属微生物，包括极耐酸菌及一些变形菌属微生物，这些微生物具有很强的代谢活性和高产能力。

链霉菌素的生产始于育种，经过对产菌株进行筛选、培养、获得菌株及菌种保存等一系列工作后，进入生产工艺中。

链霉菌素抗生素的生产需采用发酵工艺，这个过程需掌握好菌体生长的最适生长条件，包括温度、pH、气体、营养物质等因素的控制。

同时也需要合理的营养条件、发酵方式、发酵罐物质科学组成等等。

链霉菌生长速度相对较慢，需相应延长发酵周期，通常达到10~12天。

生产过程中，需进行不同程度的调控，使菌细胞在不同生长阶段达到最优的代谢状态，以获得最大的菌体和次级代谢产物。

链霉菌素的分离纯化与提纯，也是生产过程中的关键环节。

包括抽提、沉淀、离心等分离步骤，并加入一定的化学试剂对链霉素进行纯化和提纯，提高产品的纯度和质量。

二、链霉菌素抗生素的合成机制链霉菌素属于一种二十肽，由20个氨基酸组成，其中包括4个脯氨酸和3个半胱氨酸等超过10个的非常规氨基酸。

链霉菌素的合成机制是通过多酰基多肽合成机制（PKS）实现的。

这个过程需要多个代酰基转移酶催化作用下，一步步将肽链合成到一起。

首先，链霉菌素的前体酮体轮酸（acyl-CoA）通过合成开环并羟化酶进行二氢杨梅素的合成，在经过前体链的扩展和反向羰基酰基转移（KR），得到一个顺式构象的羟丙氨酰-锌和環氧-锌（AHB）丙氨酰辅酶A。

当AHB丙氨酰被二氢NADPH还原后，就形成丙氨酰-锌。

随后，手性选择性加羰基邀请脱一水分子，连接一个陈旧的羟基丙嘧啶酰辅酶A，这就是库托酸。

因为库托酸来源于酵素代表基因整合，所以它代表了此酶在酶复合体中的位置。

在繁殖出一个库托酰丙二酰-锌后，还原酶将丙酮还原成羟基甲基，以产生巴匹双肽酸辅酶A。

霉菌分子生物学及其在生物治疗中的应用研究霉菌是一种广泛分布于自然界中的真菌，常见于植物、土壤、水体、空气等环境中，是一类非常重要的微生物。

在医学和生物治疗领域，霉菌分子生物学及其在生物治疗中的应用研究日益受到重视。

一、霉菌分子生物学的研究进展随着分子生物学研究技术的不断发展和应用，我们对霉菌分子生物学的研究也取得了较大的进展。

霉菌分子生物学研究主要涉及基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等各个方面。

1. 基因组学基因是生物体内控制遗传性状的最小单位，即是编码蛋白质和RNA的DNA序列。

基因组学研究通过研究整个基因组的基因序列和基因注释信息，可以为其他分子生物学研究提供重要信息。

目前，已有许多霉菌的基因组序列被测定，如青霉菌、毒霉菌等。

基因组学研究不仅有利于我们了解霉菌基因在生命活动中的重要作用，还可以为科学家提供大量的基因信息以应用于生物治疗。

2. 转录组学转录组是指一个生物在特定时间和环境条件下所有mRNA的总和，它是基因表达的基础。

转录组学研究可以深入了解霉菌的基因调控、信号传导和代谢调控等方面。

现在，分子生物学方法已经能够快速地获得霉菌全转录组数据，以便更好地了解霉菌的生物学特征和代谢途径，利于研究它们对宿主的生物学影响。

3. 蛋白质组学蛋白质组学研究可以从全面角度分析霉菌细胞内所有蛋白质的性质和相互作用，为了解蛋白质结构和代谢途径、寻找重要的诊断标志和治疗靶点等方面提供基础。

目前，蛋白质组学的技术已经发展成熟，我们已经能够进行全蛋白质组水平的分析，包括蛋白质的结构、功能和转运、分解方式等方面，同时也可以分析各种免疫反应和疾病的认识、诊断和治疗。

蛋白质分析工具已经广泛应用于许多研究和临床领域。

4. 代谢组学代谢组学是应用分子生物学技术研究生物体内代谢通路和谷物代表性物质的全貌，它是代谢组学的分支。

目前，代谢组学在医学和生物治疗领域得到了广泛的应用，例如，可以对药物的副作用和药物对蛋白质和代谢途径的影响进行研究，来指导药物治疗的优化。

潮霉素A的生物合成研究进展李军;朱清华;马俊英;王博;刘静;张云;鞠建华【摘要】潮霉素A是一种从吸水链霉菌中发现的具有广谱生物学活性的抗生素.它在吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus NRRL 2388中的生物合成基因簇已被克隆并测序,其生物合成机制、遗传操作等方面的研究也取得了一定的进展.就潮霉素A的化学结构、生物合成基因簇的组织结构、生物合成和抗性机制等方面的研究进展进行综述.%Hygromycin A is an antibiotic with broad spectrum of bioactivities found from Streptomyces hygroscopicus (Sh) NRRL 2388. The biosynthetic gene cluster of hygromycin A from Sh has been cloned and sequenced. Recent progress on its mechanism of biosynthetic pathway, genetic engineering and self-resistance mechanism were summarized in this article.【期刊名称】《微生物学杂志》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】6页(P69-74)【关键词】吸水链霉菌;潮霉素A;生物合成基因簇;生物合成途径;工程改造【作者】李军;朱清华;马俊英;王博;刘静;张云;鞠建华【作者单位】中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301;中国科学院,研究生院,北京,100049;中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301;德州学院,生物系,山东,德州,253023;中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301;中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301;中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301;中国科学院,研究生院,北京,100049;中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301;中国科学院,研究生院,北京,100049;中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广东省海洋药物重点实验室,中国科学院海洋微生物中心,中国科学院南海海洋研究所,广东,广州,510301【正文语种】中文【中图分类】R379潮霉素A是一种天然的抗生素，1953年第一次从吸水链霉菌NRRL 2388的发酵产物中被分离得到［1］，由5-脱氢-α-L-岩藻糖、(E-3-(3，4-二羟苯基)-2-甲基丙烯酸和2L-2-氨基-2-脱氧-4，5-O-亚甲基肌醇3个结构单元组成。

棒曲霉素合成机制
棒曲霉素（Streptomycin）是一种抗生素，主要用于治疗结核病和其他一些细菌感染。

它是由链霉菌（Streptomyces）属细菌产生的。

棒曲霉素的合成机制如下：
1. 链霉菌通过其基因组中的酶编码产生一系列的酶，这些酶将引导后续的合成步骤。

2. 首先，链霉菌合成氨基糖苷核苷二磷酸（aminoglycoside nucleotidyltransferase），这是棒曲霉素的前体。

3. 酶接下来催化核苷二磷酸与半胱氨酸（Cysteine）的缩合反应，形成核苷半胱酸（Nucleoside pro-S-thiolation）。

4. 氨基糖苷糖基化酶（aminoglycoside glycosyltransferase）催化核苷半胱酸与额外的糖基（如葡糖、甘露糖、久保糖等）的缩合反应，形成氨基糖苷糖苷二磷酸（aminoglycoside nucleotidylglycosylation）。

这些额外的糖基决定了棒曲霉素的结构和生物活性。

5. 最后，链霉菌中的修饰酶（modifier enzymes）催化一系列修饰反应，例如甲基化和O-乙酰化等，以产生最终的成品棒曲霉素。

总的来说，棒曲霉素的合成机制包括核苷二磷酸缩合、糖基化和修饰等多个步骤。

这些步骤依赖于链霉菌中的一系列酶的催化作用，最终产生出具有抗生素活性的棒曲霉素。

第五章1.16S rRNA的功能机制是什么？举例说明16S rRNA序列分析在现代微生物学领域有哪些应用（1）16S核糖体RNA（16S ribosomal RNA），简称16S rRNA,是原核生物的核糖体中30S 亚基的组成部分。

（2）16S rRNA具有与原核生物核糖体大亚基中的23S rRNA相似的结构决定功能，可作为核糖体蛋白质结合的架构；16S rRNA的3'端含有能与mRNA上游AUG起始密码子通过氢键结合的反夏因-达尔加诺序列；16S rRNA能通过氢键与23S rRNA结合，增强原核生物70S 核糖体一大一小两个亚基（50S 亚基与30S 亚基）结合时的稳定性；16S rRNA能通过其1,492及1,493的腺嘌呤残基的N1原子与mRNA骨架上的2'OH基团之间产生氢键，使核糖体A位密码子－反密码子的碱基互补配对稳定化；在众多的生物大分子中，最适合于提示各类生物亲缘关系的是rRNA,尤其是16S rRNA被普遍认为是一把好的谱系的“分子尺”这是因为：1. rRNA参与生物蛋白质的合成过程，其功能是任何生物都必不可少的，而且在生物进化的漫长经历中其可能保持不变。

2. 在16S rRNA分子中，既含有高度保守的序列区域又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物。

3. 16S rRNA相对分子质量大小适中，便于分析。

在5S rRNA、23S rRNA 和16S rRNA三种分子中，5S rRNA包含120个核苷酸，虽然它也可以作为一种信息分子加以利用，但由于其信息量小应用上受到限制。

23S rRNA蕴含着大量的信息，但序列测量和分析比较的工作量较大。

而16S rRNA相对分子质量大小适中（约含1540个核苷酸）含有比较广泛的的生物信息量，加上rRNA在细胞中含量大（约占细胞中RNA的90%）也易于提取。

4. 16S rRNA普遍存着于真核生物和原核生物中，真核生物中其同源分子是18S rRNA。

链霉菌次级代谢产物生物合成基因簇异源表达研究进展王苗;王倩【期刊名称】《贵州医药》【年(卷),期】2018(042)007【总页数】3页(P803-805)【关键词】链霉菌;次级代谢产物;异源表达;生物合成【作者】王苗;王倩【作者单位】遵义医学院/贵州省微生物资源及药物开发特色重点实验室,贵州遵义563003;遵义医学院/贵州省微生物资源及药物开发特色重点实验室,贵州遵义563003【正文语种】中文【中图分类】R394天然活性物质的合成、调控和抗性基因都是成簇的排列在微生物基因组内，通过基因工程等技术，将目的基因转移至不同的宿主菌内异源表达，不仅能够激活沉默基因簇，且可将异源表达体系作为一个非常有用的工具，通过生物合成或组合生物合成的方法生产出更多结构新颖且功能独特的实用天然产物或其衍生物[1-2]。

本文针对近年来在链霉菌体内次级代谢产物生物合成基因簇的异源表达研究进展进行综述，着重介绍了链霉菌次级代谢产物非核糖体肽酶(NRPSs) 、聚酮合酶(PKSs)和杂合NRPS/PKSs基因簇异源表达研究的方法及研究过程中需解决的问题，进而对近些年异源表达天然产物的新研究思路进行汇总及展望，以期为新药的研发及合成药的高效表达提供良好的来源和途径。

1 微生物异源表达体系功能介绍及应用近年来，微生物来源基因簇异源表达的研究逐步成为医药、生物和化学界长期的研究内容。

随着对微生物基因簇研究的深入，特别是一些不可培养微生物基因或沉默基因的激活表达研究，技术水平上迫切需要强大的功能齐全的异源表达体系来生产这些化合物，从而获得更多结构新颖且功能独特的实用新型活性物质 [3-4]。

将整个或部分抗生素的基因簇插入与其原始产生菌不同源的适宜宿主菌内表达，使其产生该抗生素完整结构或部分结构的过程，主要策略包括：生物信息学预测、克隆基因簇、修饰基因簇、转移基因簇、功能性表达基因、比较分析代谢产物图谱等，这种研究手段称为异源表达,生产这些活性化合物即建立基因簇异源表达体系 [5]。

链霉菌的分子育种研究进展付雯1，张晓勇2（1.成都中医药大学基础医学院，四川成都611137；2.中国科学院成都生物研究所，四川成都610041）摘要：大多数抗生素均是由链霉菌产生的，但随着抗生素的高剂量大面积使用，抗生素的使用寿命也随之缩短，从而使得快速选育高产量、产新抗生素的链霉菌显得尤其重要。

随着基因工程技术和分子生物学手段的不断发展以及对微生物次生代谢机制的进一步了解，链霉菌的选育已由原来随机诱变筛选进入到分子育种。

综述了链霉菌在提高抗生素产量和产生新抗生素方面的分子育种进展。

关键词：链霉菌；分子育种；DNA重组；体外分子定向进化中图分类号：Q939.13；S336文献标识码：A文章编号：1004-874X(2010)09-0190-02Research progress of Streptomyces’s molecular breedingFU Wen1,ZHANG Xiao-yong2（1.College of Basic Medicine,Chengdu University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu611137,China;2.Chengdu Institute of Biology,Chinese Academy of Sciences,Chengdu610041,China）Abstracts:Streptomyces produced most known antibiotics.Antibiotics’service life was getting shorter and shorter because of being used widely in a high dosage,so it became especial important that breeding quickly streptomyces strains which produced high-output or novel antibiotics.With the development of gene engineering and molecular biology,and an in-depth understanding on mechanism of microbial secondary metabolism,breeding of streptomyces had diverted to molecular breeding from traditonally stochastic inducing mutation.This review summarized the progress of molecular breeding of streptomyces in improving antibiotics’output and producing novel antibiotics.Key words:Streptomyces；molecular breeding,；DNA shuffling；molecular directed evolution链霉菌（Streptomyces）是放线菌（Actinomycetes）中最重要的一个属，它产生大多数的已知抗生素及其他生物活性物质[1]。