Activation of Cryptic hop Genes from Streptomyces peucetius ATCC 27952 Involved in Hopanoid Biosynthesis
- 作者
- Gopal Prasad Ghimire, Niranjan Koirala, Jae Kyung Sohng
- 单位
- 鲜文大学BT-融合制药工程系，生物分子重建研究所（iBR），韩国牙山市336-708
- 杂志
- Journal of Microbiology and Biotechnology（2015）
- DOI
- 10.4014/jmb.1408.08058
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
Streptomyces peucetius ATCC 27952中hopanoid生物合成基因簇为隐性基因，在实验室条件下不表达，无法检测到hopanoid产物，需在异源宿主中激活并验证其功能。
研究策略
从S. peucetius hop基因簇克隆hopD、hopAB、hopE四个基因，构建重组质粒pGG41，转化至异源宿主Streptomyces venezuelae YJ028，通过GC-MS检测hopene生成。
核心内容
链霉菌Streptomyces peucetius ATCC 27952基因组中含有hopanoid生物合成基因簇，但在实验室条件下呈隐性状态，无法检测到相应产物。本研究从该菌株中克隆了hopD、hopAB和hopE四个基因，构建重组质粒pGG41并转化至异源宿主Streptomyces venezuelae YJ028中，通过GC-MS验证其功能。结果显示，转化子在R2YE培养基中培养后可检测到hopene生成，其保留时间为12.7分钟，质谱分子峰m/z 410、基峰m/z 191，而野生型S. peucetius未检出任何hopanoid产物。三个基因分别编码polyprenyl diphosphate synthase、squalene-phytoene synthase和squalene-hopene cyclase，协同完成hopene的异源合成。这一结果首次证明该隐性基因簇所编码的酶足以在异源链霉菌宿主中功能性合成五环三萜类脂质hopene，为后续研究hopanoid生物合成机制及其生理功能提供了可操作的异源表达平台。
创新点
首次在链霉菌异源宿主中激活S. peucetius的隐性hopanoid基因簇，成功实现hopene的异源合成。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Streptomyces venezuelae YJ028 | hopanoid生物合成 | hopD | polyprenyl diphosphate synthase (HopD) | 催化 | 催化异戊烯基二磷酸聚合形成多聚异戊烯基二磷酸前体 |
| Streptomyces venezuelae YJ028 | hopanoid生物合成 | hopAB | squalene-phytoene synthase (HopA/HopB) | 催化 | 催化两分子法尼基二磷酸缩合生成squalene |
| Streptomyces venezuelae YJ028 | hopanoid生物合成 | hopE | squalene-hopene cyclase (HopE) | 催化 | 催化squalene环化生成hopene |
关键发现
- 构建的pGG41转化S. venezuelae YJ028后在R2YE培养基中培养，GC-MS检测到hopene（保留时间12.7 min，质谱峰m/z 410，基峰m/z 191），而野生型S. peucetius未检测到hopanoid产物
- 克隆的hopD、hopAB、hopE基因产物分别对应polyprenyl diphosphate synthase、squalene-phytoene synthase和squalene-hopene cyclase，共同介导hopene的合成。
研究结论
S. peucetius中的hopanoid生物合成隐性基因簇可通过异源表达在Streptomyces venezuelae中功能性激活，产生hopene，表明该基因簇编码的酶足以合成五环三萜类脂质hopene，为研究hopanoid生物合成及功能提供了基础。