[发明专利]链霉菌菌株SPC6-50-1的诱变筛选方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及抗生素生产领域，具体涉及链霉菌菌株SPC6-50-1的诱变筛选方法、链霉菌菌株SPC6-50-1及其应用。

背景技术

自从1928年人类首次发现抗生素---青霉素以来，在这几十年中，抗生素工业飞速发展，为人类的身体健康做出来巨大的贡献。但由于人们不合理的使用抗生素，尤其是我国，抗生素耐药性的问题逐渐爆发出来。解决这一问题，除了注意抗生素的合理使用外，开发新的对耐药性病菌有抑制活性的新抗生素也是非常重要的。

链霉菌是一种广泛存在于自然界，尤其是在土壤中，原核，革兰氏阳性菌，属于放线菌门。链霉菌具有复杂的形态分化和次级代谢，而在营养生长和孢子分化的过渡时期能产生多种具有生物活性的次级代谢产物。该属产生的代谢物除抗生素外，还包括抗肿瘤剂、免疫抑制剂、抗虫剂以及胞外水解酶，如淀粉酶、几丁质酶纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶和蛋白酶等。这些次级代谢产物在医疗、农业、食品等领域都具有重要应用。

20世纪40年代至今发现的12000余种微生物来源的生物活性物质中，55%以上是由链霉菌产生的，已发现的抗生素中约有70%是由链霉菌产生的。目前临床上应用的抗生素约三分之二来源于链霉菌属。

总结过去几十年从链霉菌中得到的抗生素数量，发现90年代以来，人们发现新抗生素的数量急剧减少，这说明传统的通过筛选新链霉菌来得到新抗生素的方法已经遇到了瓶颈（Berdy，2005）。寻找一种新的高效的获得新抗生素方法很有必要。

目前，天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)、阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)、灰色链霉菌(Streptomyces griseμs)等几株链霉菌已经完成了全基因组测序。研究人员发现，链霉菌线性结构的基因中，高度保守的中央核心区基因主要与一些重要的细胞功能相关，而在核心区两侧存在有大量的次生代谢产物基因簇（Chen et al.，2002；Ohnishi et al.，2008）。例如：在分析天蓝色链霉菌的基因组，发现有23个参与形成复杂次级代谢产物的基因簇，约占基因组总量的5%（Bentley et al.，2002），如表1所示为Streptomyces coelicolor A3(2)产次生代谢物基因簇；阿维链霉菌中有30个次级代谢基因簇，占全基因组的6.6%（Ikeda et al.，2003）。因此，从这个角度来讲，整个链霉菌属就是一个庞大的潜在次生代谢产物库。通过某些方法使链霉菌转录、翻译这些基因，并筛选出具有活性物质的次生代谢物是获得新抗生素的一种有效办法（Zazopoμlos et al.，2003）。

表1

在链霉菌中，编码次级代谢特别是抗生素生物合成途径的基因和途径特异性调控蛋白基因常连锁存在。基因簇中常包含一个至多个途径特异性调控基因，它们调控一种或几种具有共同生物合成途径的抗生素的生物合成。如：天蓝色链霉菌产生的放线紫红素和十一烷基菌灵红素的基因表达由其特异转录激活蛋白ActII-ORF4和RedD调控（van Wezel and McDowall，2011）。在链霉菌中绝大部分次级代谢物合成基因和特异性调控基因都是沉默的，只有在遇到某些特殊环境的时候，相应的特殊代谢途径调控基因能被激活，产生新的代谢产物或者对其生理生化的调节，帮助链霉菌适应环境，度过难关（Challis and Hopwood，2003）。在找到某个潜在化合物的生物合成基因簇后，通过组合生物合成（Combinatorial Biosynthesis）的方法，如将此基因簇进行异源表达；或用酶剪裁修饰或者利用突变的方法改变遗传代谢过程，就有可能得到新的抗生素（Medema et al.，2011；Okamoto et al.，2003）。于志斌等人使用抗生素对来源于海洋的无活性链霉菌B3054筛选获得了抗肿瘤活性的1株氯霉素抗性和链霉素抗性株。并经活性产物分析，从1株链霉素抗性株发酵物中分离得到5个抗肿瘤活性化合物，其中一个为新天然产物(于志斌,朱天娇，崔承彬等，2006)。因此，通过改变链霉菌遗传代谢途径得到新抗生素是一种非常有效的办法。