[发明专利]诺卡噻唑菌素的生物合成基因簇及其应用

摘要

本发明涉及诺卡噻唑菌素的生物合成基因簇及其应用，具体地提供了一类由诺卡氏菌产生的具有良好抗菌活性的抗生素-诺卡噻唑菌素(Nocathiacins)的生物合成基因簇的克隆、测序、分析、功能研究及其应用。整个基因簇共包含37个基因：8个与大环骨架生物合成相关的基因，4个与吲哚酸侧链合成相关的基因，6个与糖基合成相关的基因，5个P450氧化还原后修饰酶基因，2个甲基转移酶基因，2个抗性基因，3个调节基因，3个未知功能的基因以及4个与转录翻译有关的基因。通过对上述生物合成基因的异源表达可产生一系列新型硫肽类抗生素。本发明所提供的基因及其蛋白可以用来寻找和发现用于医药、工业或农业的化合物或基因、蛋白。

主权项

一种具有良好抗菌活性的抗生素‑诺卡噻唑菌素的生物合成基因簇，其特征在于，包括编码诺卡噻唑菌素生物合成所涉及的37个基因，具体为：1)负责诺卡噻唑菌素I大环骨架生物合成的基因，即noc28，noc20，noc21，noc22，noc23，noc9，noc24，noc30共8个基因：noc28位于基因簇核苷酸序列第38434‑38581个碱基处，长度为150个碱基对，编码诺卡噻唑菌素的前体肽，长度为49个氨基酸；noc23位于基因簇核苷酸序列第30980‑32875个碱基处，长度为1896个碱基对，编码杂环化蛋白，长度为631个氨基酸；noc22位于基因簇核苷酸序列第29544‑30983个碱基处，长度为1440个碱基对，编码NADH脱氢酶，长度为479个氨基酸；noc21位于基因簇核苷酸序列第26965‑29523个碱基处，长度为2559个碱基对，编码脱水酶，长度为852个氨基酸；noc20位于基因簇核苷酸序列第25968‑26960个碱基处，长度为993个碱基对，编码脱水酶，长度为330个氨基酸；noc9位于基因簇核苷酸序列第14529‑14584个碱基处，长度为456个碱基对，编码未知功能蛋白，长度为151个氨基酸；noc24位于基因簇核苷酸序列第32902‑34683个碱基处，长度为1782个碱基对，编码未知功能蛋白，长度为593个氨基酸；noc30位于基因簇核苷酸序列第40176‑40916个碱基处，长度为741个碱基对，编码未知功能蛋白，长度为246个氨基酸；2)负责诺卡噻唑菌素I吲哚酸侧链生物合成的基因，即noc25，noc26，noc27，noc29，共4个基因：noc27位于基因簇核苷酸序列第36848‑37948个碱基处，长度为1101个碱基对，编码自由基SAM硫胺合成酶，长度为366个氨基酸；noc25位于基因簇核苷酸序列第34680‑35912个碱基处，长度为1233个碱基对，编码酰基‑CoA合成酶，长度为410个氨基酸；noc26位于基因簇核苷酸序列第35933‑36820个碱基处，长度为888个碱基对，编码酰基转移酶，长度为295个氨基酸；noc29位于基因簇核苷酸序列第38714‑39976个碱基处，长度为1263个碱基对，编码SAM依赖的甲基转移酶，长度为420个氨基酸；3)负责诺卡噻唑菌素I脱氧糖基生物合成的基因，即noc6，noc10，noc11，noc12，noc13，noc14，共6个基因：noc10位于基因簇核苷酸序列第14990‑15703个碱基处，长度为714个碱基对，编码N‑双甲基转移酶，长度为237个氨基酸；noc11位于基因簇核苷酸序列第15728‑16972个碱基处，长度为1245个碱基对，编码NDP‑己糖3位C上的甲基转移酶，长度为414个氨基酸；noc12位于基因簇核苷酸序列第16984‑17970个碱基处，长度为987个碱基对，编码NDP‑己糖‑3‑酮还原酶，长度为328个氨基酸；noc13位于基因簇核苷酸序列第17988‑19418个碱基处，长度为1431个碱基对，编码dTDP‑4‑酮‑6‑脱氧葡萄糖2，3‑脱水酶，长度为476个氨基酸；noc14位于基因簇核苷酸序列第19424‑20560个碱基处，长度为1137个碱基对，编码NDP‑6‑脱氧‑D‑葡萄糖4位C上的氨基转移酶，长度为378个氨基酸；noc6位于基因簇核苷酸序列第11505‑12683个碱基处，长度为1179个碱基对，编码糖基转移酶，长度为392个氨基酸；4)细胞色素P450氧化还原酶基因，即noc7，noc15，noc16，noc18，noc19，共5个基因：noc7位于基因簇核苷酸序列第12704‑13912个碱基处，长度为1209个碱基对，编码细胞色素P450氧化还原酶，长度为402个氨基酸；noc15位于基因簇核苷酸序列第20591‑21703个碱基处，长度为1113个碱基对，编码细胞色素P450氧化还原酶，长度为370个氨基酸；noc16位于基因簇核苷酸序列第21696‑22934个碱基处，长度为1239个碱基对，编码细胞色素P450氧化还原酶，长度为412个氨基酸；noc18位于基因簇核苷酸序列第23507‑24649个碱基处，长度为1143个碱基对，编码细胞色素P450氧化还原酶，长度为380个氨基酸；noc19位于基因簇核苷酸序列第24646‑25926个碱基处，长度为1281个碱基对，编码细胞色素P450氧化还原酶，长度为426个氨基酸；5)甲基转移酶基因，即noc8，noc36，共2个基因：noc8位于基因簇核苷酸序列第13909‑14532个碱基处，长度为624个碱基对，编码甲基转移酶，长度为207个氨基酸；noc36位于基因簇核苷酸序列第43983‑44768个碱基处，长度为786个碱基对，编码甲基转移酶，长度为261个氨基酸；6)抗性基因，即noc17，noc37，共2个基因：noc17位于基因簇核苷酸序列第22956‑23480个碱基处，长度为525个碱基对，编码博来霉素抗性蛋白，长度为174个氨基酸；noc37位于基因簇核苷酸序列第44914‑45423个碱基处，长度为510个碱基对，编码磷酸盐ABC transporter，长度为169个氨基酸；7)调节基因，即noc5，noc33，noc34，共3个基因：noc5位于基因簇核苷酸序列第10404‑11387个碱基处，长度为984个碱基对，编码SARP家族的转录调节蛋白，长度为327个氨基酸；noc33位于基因簇核苷酸序列第42031‑42456个碱基处，长度为426个碱基对，编码热休克蛋白，长度为141个氨基酸；noc34位于基因簇核苷酸序列第42565‑43173个碱基处，长度为609个碱基对，编码hsp18转录调节因子，长度为202个氨基酸；8)负责转录翻译的基因，即noc1，noc2，noc3，noc4共4个基因：noc1位于基因簇核苷酸序列第7731‑8084个碱基处，长度为354个碱基对，编码50S核糖体蛋白L18，长度为117个氨基酸；noc2位于基因簇核苷酸序列第8282‑8785个碱基处，长度为444个碱基对，编码DGPFAETKE家族蛋白，长度为147个氨基酸；noc3位于基因簇核苷酸序列第8731‑9867个碱基处，长度为1137个碱基对，编码RNA聚合酶ECF‑亚族的信号因子，长度为378个氨基酸；noc4位于基因簇核苷酸序列第9968‑10387个碱基处，长度为420个碱基对，编码ATP酶，长度为139个氨基酸；9)未知功能基因，即noc31，noc32，noc35，共3个基因：noc31位于基因簇核苷酸序列第41003‑41410个碱基处，长度为408个碱基对，编码未知功能蛋白，长度为135个氨基酸；noc32位于基因簇核苷酸序列第41492‑41953个碱基处，长度为462个碱基对，编码未知功能蛋白，长度为153个氨基酸；noc35位于基因簇核苷酸序列第43228‑43758个碱基处，长度为531个碱基对，编码未知功能蛋白，长度为176个氨基酸。