[发明专利]杀粉蝶菌素A1生物合成基因簇

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物技术领域的基因簇，具体涉及的是一种具有抗真菌，杀粉蝶等农业害虫及抗肿瘤的活性的抗生素-杀粉蝶菌素A1(Piericidin A1)生物合成基因簇。

背景技术

PiericidinA1由票霉素链霉菌杭州湾变种(Streptomyces piomogeues var.hangzhouwanensis)发酵产生的一种吡啶环(pyridone)类抗生素。吡啶环类抗生素是一类具有特定结构的微生物天然产物，此类抗生素由于与辅酶Q结构相似，故可以竞争性阻断电子从NADH到辅酶Q的传递，抑制线粒体呼吸作用，从而影响生物体正常代谢过程。

研究证实杀粉蝶菌素A1对微生物、植物致病菌显示较弱的抗菌活性，但是对致病真菌显示较强的生物活性，例如对新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)的最低抑菌浓度仅为2μg/ml，对红色毛癣菌(Trichophyton rubrum)的最低抑菌浓度为10μg/ml。对粉蝶、蚕、菜青虫有很显著的杀虫效果，其中当浓度为4.8μg/ml时就可以使二龄家蚕幼虫死亡率达到100％，曾经作为杀虫剂进行开发研究，但由于其具有生物毒性，存在不可忽视的残留问题，故影响广泛推广使用。此外，它还是白介素2(interleukin-2)的抑制剂，而白介素2是一种广泛存在的免疫反应调控者，白介素2过量表达与一些肿瘤，自身免疫类疾病，器官移植排斥反应等相关，从而可作为治疗这些病症的潜力药物。另一方面，杀粉蝶菌素A1对脊椎动物也有很强的毒性，实验证明，它对老鼠的口服急性毒性为3.3mg/kg，按照我国相关规定属于高毒药品。

关于杀粉蝶菌素A1的生物合成途径至今尚未阐明，根据结构推测其由典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由一个丙二酰辅酶A的起始单元，三个丙二酰辅酶A的延伸单元和五个甲基丙二酰辅酶A的延伸单元进行组装形成碳骨架，然后经过天冬酰氨合酶，环化酶完成转氨成环反应形成吡啶环，最后经过氧化还原酶，甲基转移酶对其进行后修饰，形成了最终产物。杀粉蝶菌素A1的生物活性与其结构密切相关，随着杀粉蝶菌素A1整个生物合成基因簇的克隆与功能分析，可以从分子水平上阐明杀粉蝶菌素A1独特的生物合成机理，在此基础上运用代谢工程的原理，合理修饰杀粉蝶菌素A1的生物合成途径，探索生物利用度高，生物毒性更小的非天然的天然产物。

经对现有技术的文献检索发现，尚未见到有关于杀粉蝶菌素A1生物合成基因簇的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，公开杀粉蝶菌素A1的生物合成基因簇，本发明包括由链霉菌Streptomyces piomogeues var.hangzhouwanensis产生的具有良好生物活性的抗生素杀粉蝶菌素A1的生物合成基因簇的克隆、测序、分析，为生物合成杀粉蝶菌素A1及其遗传改造提供了基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种杀粉蝶菌素A1生物合成基因簇，其序列如序列1所示。

包括12个基因的核苷酸序列或由序列1形成的互补序列，其中：负责合成碳骨架共六个基因：pieA1，pieA2，pieA3，pieA4，pieA5，pieA6，；负责吡啶环形成共两个基因：pieC，pieD；负责对生物合成进行调控一个基因：pieR；负责后修饰过程共三个基因：pieB1，pieB2，pieE。

所述基因pieA1，编码典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由序列3中的氨基酸序列组成，其基因核苷酸序列位于序列1中第1152～8837位；

所述基因pieA2，编码典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由序列4中的氨基酸序列组成，其基因核苷酸序列位于序列1中第8883～19019位；

所述基因pieA3，编码典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由序列5中的氨基酸序列组成，其基因核苷酸序列位于序列1中第19078～24250位；

所述基因pieA4，编码典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由序列6中的氨基酸序列组成，其基因核苷酸序列位于序列1中第24374～30808位；

所述基因pieA5，编码典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由序列7中的氨基酸序列组成，其基因核苷酸序列位于序列1中第30858～36479位；

所述基因pieA6，编码典型的I型聚酮合酶(type I PKS)，由序列8中的氨基酸序列组成，其基因核苷酸序列位于序列1中第36391～43626位；