[发明专利]最小霉素生物合成基因簇、重组菌及其应用

说明书

本发明属于微生物基因资源和基因工程领域，具体涉及最小霉素生物合成基因簇、重组菌及其应用。所述基因簇的核苷酸序列为SEQ ID NO：1中所示第1694～11753位序列，包含6个基因，其中minA，minB，minC，minD，minT是最小霉素合成的必须基因，minR为调控基因。本发明提供了最小霉素生物合成基因簇及相关蛋白信息，帮助人们理解了核苷类抗生素最小霉素的生物合成机制，为进一步遗传改造提供了材料和方法。本发明所提供的基因及其编码的蛋白也可以用来体外合成最小霉素，也为寻找和发现可用于医药、工业或农业的化合物及其合成途径提供了一种思路。

技术领域

本发明属于微生物基因资源和基因工程领域，具体涉及最小霉素生物合成基因簇、重组菌及其应用。

背景技术

最小霉素最早是在1971年由日本科学家从吸水链霉菌(Streptomyceshygroscopicus)的发酵液中分离出来的(J Antibiot(Tokyo),1972,25,44-47)。1976年，实现了最小霉素的化学合成(J Org Chem,1977,42,109-112)。最小霉素是一种有活性的化合物，不仅可以抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，还具有抗肿瘤活性(J Antibiot(Tokyo),1972,25,44-47)。

从化学结构上看，最小霉素与假尿苷结构类似，它们的1,3-恶嗪-2,4-二酮环与核糖基都是通过碳碳键相连，不同之处在于最小霉素的1,3-恶嗪2,4-二酮环中有氧原子的插入。在前期的研究中，同位素标记实验表明，最小霉素中的核糖来源于D-核糖，恶嗪环中的C-4,C-5,C-6来源于L-谷氨酰胺(J Antibiot(Tokyo),1977,30,272-273)、C2来源于二氧化碳(Ann N Y Acad Sci,1975,255,390-401)。尽管目前已经可以通过生物发酵与化学合成的手段获得最小霉素，但关于最小霉素的生物合成途径仍然了解甚少。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，以一种吸水链霉菌(S.hygroscopicus JCM 4712)产生的具有抑菌活性的天然产物碳核苷类抗生素最小霉素为目标分子，对其生物合成基因簇进行克隆，通过序列分析、功能验证、体外生化实验，揭示了其生物合成路径。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

最小霉素的生物合成基因簇，所述基因簇的核苷酸序列为SEQ ID NO：1中所示第1694～11753位序列，其负责最小霉素的生物合成，包含6个基因，其中minA，minB，minC，minD，minT是最小霉素合成的必须基因，minR为调控基因；所述minR基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第1694～2329位所示；所述minT基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第2439～3698位所示；所述minA基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第4003～8142位所示；所述minB基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第8174～9127位所示，所述minC基因包含MinC_N和MinC_C两个结构域，其中完整的minC基因核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第9163～11004位所示，MinC_N的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第9163～9894位所示；所述minD基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第11031～11753位所示。

如SEQ ID NO：1中第1694～2329位所示minR基因编码的FadR家族转录调节因子，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

如SEQ ID NO：1中第2439～3698位所示minT基因编码的MFS转运蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示。

如SEQ ID NO：1中第4003～8142位所示minA基因编码的非核糖体多肽合成酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：4所示。