甲哌霉素（marformycins）属于环脂肽类化合物，具有良好的抗藤黄微球菌和厌氧甲酸杆菌活性，分离来自我国南海北部1396m深海沉积物中的一株放线菌Streptomyces drozdowiczii SCSIO10141。甲哌霉素由一分子的L-苏氨酸、O-甲基-D-酪氨酸、D-别异亮氨酸/D-缬氨酸、哌嗪酸、L-亮氨酸缩合成环酯肽，L-别亮氨酸/L-缬氨酸与肽环上的L-苏氨酸缩合形成侧链。本文对甲哌霉素的生物合成基因簇进行鉴定和功能分析，取得了以下成果：　　 ⑴通过对Streptomyces drozdowiczii SCSIO10141基因组高通量扫描测序，结合生物信息学分析，初步确定一个长度约45 kb的基因区间与甲哌霉素的生物合成及调控相关，由20个ORF/open reading frame组成，分别编码5个非核糖体肽类合成酶，1个甲酰基转移酶，1个甲基转移酶，1个异构酶，1个氨基转移酶，1个细胞色素P450氧化酶，1个L-鸟氨酸-5’-单加氧酶，1个吡哆醇-5’-氧化酶，3个与调控和抗性相关的蛋白以及5个未知功能蛋白。　　 ⑵为了分析各个基因的功能及其结构中“非天然”氨基酸的合成机制，本研究利用PCR-targeting和接合转移等技术对甲哌霉素生物合成基因簇中的15个基因进行阻断实验，并构建了双交换突变株。基因阻断突变株通过抗性筛选及PCR的方法来验证。通过对各个突变株进行发酵，并对发酵产物进行HPLC分析，初步分析并阐释了其中10个基因的功能:3个基因为肽环骨架合成基因;2个基因在甲哌霉素的生物合成过程中起调控作用;1个基因编码甲基转移酶负责酪氨酸前体的甲基化;1个基因编码细胞色素P450氧化酶参与哌嗪酸单元的氧化过程;3个基因参与甲哌霉素的生物合成过程。　　 ⑶利用本实验室构建的异源表达质粒pSET52AB将可能包含有完整的甲哌霉素生物合成基因簇的cosmid247E转入异源宿主变铅青链霉菌Streptomyceslividans TK64中，并成功表达了甲哌霉素主要产物marformycin C和marformycinD。　　 ⑷鉴定了甲哌霉素的生物合成基因簇，并通过体内突变的方法对部分基因功能进行了分析，并成功地实现了深海来源的甲哌霉素的生物合成基因簇的异源表达。这些研究结果为我们深入研究甲哌霉素的生物合成机制奠定了基础，同时为发掘其生物合成基因簇中具有特殊催化功能的酶提供了依据。