近日,本室白林泉教授团队在《Communications Biology》杂志发表了题为“Biosynthesis of ansamitocin P-3 incurs stress on the producing strain Actinosynnema pretiosum at multiple targets”的研究论文。这是首次采用化学蛋白质组学、遗传学和生物化学研究相结合的方法,阐释了抗肿瘤药物安丝菌素P-3 (AP-3)在产生菌中的胁迫机制。上海交通大学博士研究生黄群刚为论文第一作者,白林泉教授和康前进副研究员为通讯作者。
次级代谢产物作为微生物生命周期中生成的生物活性分子,因其在临床疾病治疗和农业病害防治等领域中的广泛应用而备受关注。然而,人们对这些代谢产物的产生对其产生菌的影响及其机制的理解仍然十分有限。
研究团队以Actinosynnema pretiosum ATCC 31280产生的抗肿瘤代谢产物安丝菌素P-3为研究对象,通过缺失AP-3生物合成基因簇,确认了其合成对产生菌造成胁迫。合成并利用AP-3衍生的光亲和探针,系统捕捉了其在产生菌细胞内的结合蛋白,并对结合蛋白和AP-3间的相互作用进行研究,发现上述结合蛋白参与细胞壁合成、核苷酸代谢和中心碳代谢等多个重要生理过程。在此基础上,研究团队通过增强这些靶标蛋白的表达,缓解了AP-3的生物合成对产生菌造成的胁迫作用,并使AP-3的产量提高了近2倍,达到443 mg/L。

该研究解析了次级代谢产物在微生物产生菌中的生理效应,为深入了解微生物的环境适应性和代谢调控机制奠定了基础;还通过阐明活性次级代谢产物所作用的多个隐蔽性靶点,有效指导了微生物药物的高产改造,显示出在工业产生菌株性能改造方面的巨大潜力。
该研究获得国家自然科学基金委重点项目、国家重点研发计划项目、上海市科委基础研究项目等支持。
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