论文部分内容阅读
吩嗪类次级代谢产物是一类含氮杂环化合物，因其骨架含两个吡嗪环结构（1，4-二氮杂苯）而得名。吩嗪类化合物具有抗菌、杀虫、抗肿瘤等生物学活性，因此具有较好的研究开发价值。 课题组前期分离得到一株放线菌Streptomyces nojiriensis SCSIO m34-1，具有生产多种吩嗪类次级代谢产物的能力。基于此，本文开展了该菌株吩嗪类次级代谢产物生物合成机制方面的研究，分析并鉴定了S.nojiriensis SCSIO m34-1中的吩嗪化合物的生物合成基因簇mpz，并实现其异源表达;建立了菌株的遗传操作体系，构建了基因失活突变株，并分离获取相关代谢产物。具体研究成果如下: 1.获得了S.nojiriensis SCSIO m34-1全基因组序列，定位了全长23.96kb的吩嗪类化合物生物合成基因簇mpz。注释了全部21个开放阅读框(Openreading frames/ORFs); 2.构建了S.nojiriensis SCSIO m34-1菌株的cosmid基因文库，筛选获得阳性克隆20-8E，构建了异源表达突变质粒，导入模式链霉菌S.coelicolorM1152和S.lividans TK64中，成功构建了两个mpz基因簇异源表达菌株;并从中分离获得1个吩嗪二聚体化合物(11); 3.建立了S.nojiriensis SCSIO m34-1菌株基于PCR-targeting技术的基因插入失活操作体系，成功构建了10个突变菌株。基于基因失活突变株的发酵产物的分析，初步鉴定了参与吩嗪生物合成的6个功能基因，含2个调控基因MpzY和MpzR2;1个转运蛋白编码基因MpzT2;以及具有吩嗪骨架结构后修饰等功能的3个基因MpzN2，MpzS和MpzN1; 4.通过摇瓶发酵、硅胶柱色谱及半制备高效液相等分离方法，从基因失活突变株ΔMpzN2的发酵产物中获得了6个单体吩嗪类化合物，利用HR-MS、1D和2D NMR波谱数据分析，鉴定其结构分别为solphenazine D(4)，solphe nazine A(5),methyl6-hydroxyphenazine-1-carboxylate(6),6-hydroxyphenazine-1-carboxylate(10)，izuminoside D(12)和izuminoside D(13)。其中2个为新的吩嗪类化合物，分别鉴定为izuminoside D(12)及izuminoside D(13)。 以上结果为进一步深入探索吩嗪类化合物的二聚化过程以及后修饰过程奠定了基础，也为发掘新颖吩嗪类代谢产物提供了思路。