米爾貝霉素A3/A4及其衍生物作為環(huán)境友好型殺螨劑、驅(qū)蟲劑被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)中。冰城鏈霉菌是重要的米爾貝霉素A3/A4工業(yè)生產(chǎn)菌株,具有豐富的次級代謝物產(chǎn)生能力。在其發(fā)酵培養(yǎng)過程中,除米爾貝霉素A3/A4外,常伴隨產(chǎn)生其它米爾貝霉素組分、南昌霉素、冰城霉素等多種次級代謝產(chǎn)物。米爾貝霉素B1、B2、α9、α10、β1、β2及其它β類米爾貝霉素組分由于在化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上與米爾貝霉素A3/A4相似,無法通過理化性質(zhì)差異分離,增加了米爾貝霉素A3/A4的分離純化難度。米爾貝霉素類副產(chǎn)物的生成競爭了米爾貝霉素A3/A4的合成前體,降低了米爾貝霉素A3/A4的單位發(fā)酵產(chǎn)量,導(dǎo)致米爾貝霉素A3/A4生產(chǎn)成本難以降低從而限制其廣泛應(yīng)用。本課題組在前期研究中利用物理、化學(xué)誘變以及系列代謝工程改造等方法獲得了米爾貝霉素B1、B2、β1、β2等副產(chǎn)物消除的優(yōu)良菌株,但是米爾貝霉素α9/α10和β類米爾貝霉素副產(chǎn)物仍伴隨米爾貝霉素A3/A4產(chǎn)生。為了阻斷或降低副產(chǎn)物米爾貝霉素α9/α10和β類米爾貝霉素的生物合成,進(jìn)一步優(yōu)化米爾貝霉素A3/A4生產(chǎn)菌株,本研究探索了參與米爾貝霉素α9/α10和β類米爾貝霉素... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

米爾貝霉素A3與阿維菌素B1a的結(jié)構(gòu)

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論3注：紅色箭頭表示該過程由未知功能酶催化。實(shí)線箭頭表示該過程由酶催化，虛線箭頭表示該過程非酶催化。Note：Theredarrowindicatesthepathwaycatalyzedbyundeterminedenzyme.Thesolidarrowindicatesenzymaticreaction.Thedottedarrowindicatesnon-enzymaticreaction.圖1-2推測的米爾貝霉素生物合成后修飾過程Fig.1-2Proposedbiosyntheticpost-modificationpathwayofmilbemycins.1.3冰城鏈霉菌概況1.3.1冰城鏈霉菌及其次級代謝產(chǎn)物冰城鏈霉菌（Streptomycesbingchenggensis）是本團(tuán)隊(duì)在2007年從黑龍江省哈爾濱市土壤中分離到的一種新菌，該菌株具有典型的吸水鏈霉菌生理生化特征（高愛麗等,2007）。鏈霉菌屬最顯著的特性是生長過程中伴隨產(chǎn)生大量次生代謝物，鏈霉菌源的次級代謝物是自然界天然次級代謝產(chǎn)物的主要來源之一，而約75%的抗生素來源于天然次級代謝產(chǎn)物（NOTHIASetal.,2016;LIUetal.,2018）。至今本團(tuán)隊(duì)已在冰城鏈霉菌次級代謝物中發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了多種分離物，如一種新型大環(huán)內(nèi)酯類化合物ST906（XIANGetal.,2009a）、兩個命名為冰城霉素A（BingchamidesA）和冰城霉素B

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論5圖1-3米爾貝霉素生物合成基因簇Fig.1-3Milbemycinbiosyntheticgenecluster在米爾貝霉素形成過程中，與阿維菌素生物合成基因簇中AveE、AveC、AveD、AveF同源的后修飾酶MilE、MilC、MilD、MilF對米爾貝霉素組分的多樣性具有重要作用。MilD是C5-氧甲基轉(zhuǎn)移酶，催化米爾貝霉素A3/A4的C5位氧甲基化，生成C5-氧甲基米爾貝霉素A3/A4，通過敲除milD，可使米爾貝霉素A3/A4效價(jià)顯著提高，同時(shí)消除米爾貝霉素B2、B3、β1、β2副產(chǎn)物的生成（ZHANGetal.,2013;KIMetal.,2017）。MilF是C5-酮基還原酶，催化米爾貝霉素J/K的C5位酮基還原，生成米爾貝霉素A3/A4，敲除milF使得次級代謝產(chǎn)物中大量積累C5-酮基米爾貝霉素A3/A4，可為米爾貝肟的合成提供底物（WANGetal.,2010b;WANGetal.,2014）。有研究證明在阿維鏈霉菌中敲除aveE后，突變株次級代謝產(chǎn)物中大量積累6,8a-seco-6,8a-deoxy-阿維菌素和6,8a-seco-6,8a-deoxy-5-酮基阿維菌素，結(jié)合相關(guān)研究結(jié)果證明AveE可催化阿維菌素中C6-C8位呋喃環(huán)的形成（PANGetal.,1995;邱競帆,2012），由于CYP450同家族蛋白功能可能是相似的，MilE與AveE都屬于CYP171家族蛋白，因此推測MilE在如圖1-2標(biāo)注的反應(yīng)過程中發(fā)揮功能，主要催化C6-C8位呋喃環(huán)的形成。MilC與梅嶺霉素生物合成基因簇中的MeiC蛋白同源性可達(dá)98.48%，MeiC可代替阿維菌素生物合成過程中AveC蛋白的螺酮環(huán)酶活性，使底物產(chǎn)生6,6-螺酮環(huán)（SUNetal.,2013）。冰城鏈霉菌及其各種突變株是米爾貝霉素A3/A4的工業(yè)生產(chǎn)菌株，米爾貝霉素A3/A4組成的彌拜菌素具有高活性、低毒素、易降解等優(yōu)點(diǎn)（徐小軍等,2012）。野生型冰城鏈霉菌代謝物中米爾貝霉素A3/A4效價(jià)低且伴隨大量副產(chǎn)物生成，副產(chǎn)物影響米爾貝霉素A3/A4產(chǎn)量的同時(shí)為其分離純化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]阿維菌素類和米爾貝霉素類殺蟲劑的特性[J]. 劉琳琳,劉翠翠,王相晶,夏廣欣,向文勝.  世界農(nóng)藥. 2012(05)
[2]彌拜霉素類似物的合成、表征和殺蟲活性研究[J]. 徐小軍,賴聲洪,季明華,朱國念,趙金浩.  有機(jī)化學(xué). 2012(06)
[3]生物殺蟲劑的進(jìn)展和應(yīng)用[J]. 華乃震,華純.  農(nóng)藥. 2011(07)
[4]吸水鏈霉菌新種的篩選和鑒定[J]. 高愛麗,王相晶,向文勝,高繼國,王晴,姜冰,王麗.  東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(03)

博士論文
[1]阿維菌素和安絲菌素生物合成相關(guān)基因的功能研究[D]. 邱競帆.上海交通大學(xué) 2012

碩士論文
[1]冰城鏈霉菌C5-酮基屬間接合轉(zhuǎn)移中斷菌株的構(gòu)建[D]. 劉維娣.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3543658