[发明专利]一种链霉菌来源的新型调控因子及其本源和异源表达工程菌株构建与应用

说明书

本发明公开了一种链霉菌来源的新型调控因子的编码基因，该基因命名为med‑ORF10，其核苷酸序列如SEQ No.1所示；同时还公开了对其基因进行的功能鉴定并利用该基因构建的med‑ORF10本源或异源表达工程菌株及其在促进抗生素生产中的应用。实验证实：本发明提供的调控因子具有正调控功能，在表达Med‑ORF10时，在不同菌株中都可以促进相应抗生素的生物合成水平，其应用有望为大量生产天然活性产物提高正效调控基因，在工业应用开发上具有重要价值。

技术领域

本发明涉及一种调控因子的克隆及其工程菌株的构建与应用，尤其涉及一种链霉菌来源的调控因子及其基因功能验证，并利用该基因构建的本源或异源表达工程菌株及其在促进抗生素生产中的应用，属于生物技术领域。

背景技术

放线菌积累丰富的天然活性物质。这些活性产物(含抗生素)合成过程中存在庞大而复杂的调控级联系统，主要由全局性的调控因子(高层)和途径专一性的调控因子(低层)组成；它们可以直接或间接控制抗生素的产生水平。高层调控因子具有多样性和多效性，它们不仅可以调控多种次生代谢物的合成，还参与了链霉菌形态分化发育的控制；低层调控因子直接控制特定的抗生素合成酶的转录表达水平。产生这些低层调控因子的基因往往都位于特定抗生素生物合成基因簇中，称为途径专一性调控因子^[1]；其本身表达受上层调控因子的控制。

途径专一性调控因子根据调控机制主要分为几种类型：(1).SARPs家族(Streptomyces antibiotic regulatory proteins)，链霉菌中广泛存在，序列呈现高度同源性，N端都含有一个与转录调控因子OmpR同源的DNA结合域，能够识别并结合基因簇中一些特定的启动子区域的特殊位点，激活抗生素生物合成基因的转录；(2).LuxR家族，在其N端有ATP/ADP结合结构域，在C端有与LuxR相似的DNA结合结构域，其具体调控机制尚不清楚，但LuxR家族蛋白在链霉菌中广泛存在并参与抗生素合成调控；在许多细菌中也作为群感效应信号受体蛋白，不排除是通过群感效应系统来调控靶基因的表达。除此之外，在某些生物合成基因簇中还发现有TetR、LysR家族等^[2]。

许多新的调控基因编码的调控因子明显参与特定次级代谢途径的调控，但其作用机制尚未阐明，与其它调控蛋白没有序列同源性，美达霉素生物合成基因簇中的一种新型调控因子的编码基因med-ORF10(本专利命名)就属于这种情况。抗肿瘤抗生素美达霉素属于芳香聚酮抗生素(PNQ家族：pyranonaphthoquinones)，由链霉菌AM-7161等多种细菌产生。根据同源基因功能研究^[3]推测med-ORF10可能是调控基因，因其与已知机制的调控因子家族都无任何同源性，推测具有新的调控机制。

对于新型调控因子Med-ORF10鉴定和机制的揭示将有助于激活放线菌基因簇中大量存在的沉默基因簇，有助于构建放线菌的抗生素高产菌株，开发放线菌合成新天然药物的潜力。

参考文献：

[1]Liu G,Chater KF,Chandra G,Niu G,Tan H.Molecular regulation ofantibiotic biosynthesis in streptomyces.Microbiol Mol Biol Rev.2013；77(1):112-143。

[2]王蔚,王慧利,李爱英.链霉菌来源的苯并异色烷醌家族抗生素的生物合成.微生物学报，2012；52(5):541-549。

[3]Taguchi T,Okamoto SA,Lezhava A,Li A,Ochi K,Ebizuka Y,IchinoseK.Possible involvement of ActVI-ORFA in transcriptional regulation of actVItailoring-step genes for actinorhodin biosynthesis.FEMS Microbiol Lett.2007；269:234-239。