[发明专利]一种链霉菌及其应用

说明书

本发明公开了一株链霉菌，所述链霉菌为Streptomyces.sp.CB00271，保藏编号为CCTCC M 2020176。本发明通过特异性基因探针进行基因组挖掘获得了β‑玉红霉素的高产菌株，并且其玉红霉素基因簇和报道的不一样，有其独特的新颖性，预测可以产生新的玉红霉素衍生物。Streptomyces.sp.CB00271除了产生β‑玉红霉素外，还产生多种玉红霉素类似物，如γ‑玉红霉素，3‑羟基‑β‑玉红霉素，DK‑7814‑B(IV)和数个未知类似物，其β‑玉红霉素的发酵产率达到130 mg/L左右，相比于已报道的最高产量43 mg/L，提高了近3倍。

技术领域

本发明涉及一种链霉菌及其应用，特别涉及一种制备玉红霉素及其衍生物的高产链霉菌，尤其是涉及一种制备β-玉红霉素及其衍生物的高产链霉菌，属于生物医药技术领域。

背景技术

玉红霉素(rubromycins，Rubs)类天然产物具有一个5,6螺环缩酮的核心骨架。已发现的20个类似物中，萘醌结构可分为两种类型：一种是萘醌的醌环和5,6螺环缩酮相连，如β-玉红霉素；另一种是萘醌的苯环和5,6螺环缩酮相连，如γ-玉红霉素。玉红霉素类天然产物中绝大部分都是γ-玉红霉素型的骨架，目前只有3个β-玉红霉素型的结构。

玉红霉素类天然产物具有广泛的生物活性，如抗菌活性，细胞毒性和逆转录酶抑制活性等，尤其是部分化合物表现出良好的对人类端粒酶的抑制活性。通过玉红霉素类天然产物构效关系的研究，5,6螺环缩酮结构正是玉红霉素类天然产物的主要药效团，萘醌结构和末端基团对其活性也有一定影响，其中具有独特萘醌结构的β-玉红霉素具有最好的人类端粒酶抑制活性，可能跟其萘醌结构和末端甲酯化有关。β-玉红霉素可由不同的放线菌产生，但其产量普遍较低，未超过50mg/L，而且在大多数的溶剂中溶解度极低，极大限制了β-玉红霉素作为以端粒酶为靶点的新一代抗肿瘤药物的开发。

随着基因组测序的爆发式增长和基因组挖掘技术的成熟，基因组挖掘技术在发现新天然产物和发现有药用开发价值天然产物的高产菌株等研究中起到了关键性的推动作用。玉红霉素类天然产物含有的独特5,6螺环缩酮结构也正是其药效基团。有关报道表明，grhO6与玉红霉素类化合物灰紫红素(griseorhodin)中的5,6螺环缩酮的形成密切相关，而与灰紫红素结构及其类似的玉红霉素其生物合成基因簇中也存在和grhO6高度同源的基因rubN。因此，玉红霉素类化合物的生物合成基因簇中应含有一个和rubN高度同源的保守序列以负责其核心5,6螺环缩酮结构的合成，为我们进行基因组挖掘提供了很好的探针。

β-玉红霉素是通过活性筛选从山丘链霉菌(Streptomyces collinus)的发酵产物中分离发现的一种新型5,6螺环缩酮类抗生素，其结构如下所示：

β-玉红霉素因其复杂独特的分子结构，无法通过传统的化学合成方法来获取，通过微生物发酵是目前制备β-玉红霉素最切实可行的手段。此外，β-玉红霉素从发酵液中的分离纯化仍采用乙酸乙酯萃取发酵上清液等传统手段，步骤繁多且过程中需要消耗大量的有机溶剂。因此，寻找β-玉红霉素高产菌株，并对其进行系统地发酵培养优化和建立规模化的发酵调控工艺，可以大幅提高β-玉红霉素产量，在此基础上通过高效的分离纯化方法可以获得足量的β-玉红霉素，以有效地解决其现阶段的发展瓶颈，加速推动β-玉红霉素后继的抗癌活性分析和作用机理等临床前期研究，以及抗肿瘤新药的应用开发。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种玉红霉素的产生菌，进一步提高玉红霉素的产量，以满足工业化生产的应用需求。

本发明通过对比和分析β-玉红霉素及其它玉红霉素类天然产物的生物合成基因簇，确定合适的基因组挖掘的探针RubN，对微生物菌种数据库进行基因组挖掘，最终筛选获得高产β-玉红霉素的新产生菌株CB00271，并建立和优化了β-玉红霉素的微生物发酵制备工艺。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：