一种提升放线菌抗逆性与抗生素产量的方法

本发明涉及合成生物学及分子生物学领域，特别是涉及一种提升放线菌抗逆性与抗生素产量的方法。

背景技术：

1、细胞内第二信使通常具有“转换器”或“放大器”的作用，将外界信号转化为细胞内的信号，调节细胞应对各种环境刺激的变化。c-di-amp(环二腺磷酸苷)由两分子的atp在腺苷酸环化酶的作用下合成，并可被特异性的磷酸二酯酶降解。c-di-amp通过与特定的蛋白质或核糖开关(riboswitch)受体结合，调节多种重要生理功能，例如维持细胞渗透平衡、调节中心代谢、检测dna损伤、影响生物被膜的形成及控制芽胞发育等。同时，c-di-amp在调控细菌对环境的适应性及诱发动物宿主的免疫反应等方面亦具有极其重要的作用。c-di-amp作为一种重要的核苷酸第二信使，其参与调节多种生理功能，包括细菌的生长、细胞壁的代谢平衡以及细菌的致病力等。

2、n-乙酰葡萄糖胺(glcnac)是土壤微生物碳氮养分的重要来源，也是参与细胞形态发育、铁载体合成、抗生素合成、孢子形成和毒性等细胞过程的重要信号分子。细胞内glcnac浓度对于新陈代谢至关重要，其信号的传输主要通过gntr-家族蛋白dasr介导实现。dasr是一种多效的碳调控因子，主要参与glcnac分解代谢调控，从而将基础碳代谢与链霉菌的形态发育关联起来。已有研究表明dasr是一种多效型调控因子，还参与调控放线菌的色素形成以及次级代谢合成等多种细胞功能。

3、但是，c-di-amp与dasr是否存在关联，c-di-amp相关的信号转导机制及其对细菌代谢的影响在革兰氏阳性菌属，尤其是放线菌属中的研究仍然知之甚少。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提升放线菌抗逆性与抗生素产量的方法，以解决上述现有技术存在的问题，本发明利用提高放线菌胞内c-di-amp浓度的基因工程策略进行菌株改造，可以实现提高放线菌抗逆性以及抗生素合成的目的，并证实了c-di-amp和dasr的互作机制及其对孢子发育和次级代谢的影响在放线菌属中可能是保守的，具有普适性，为放线菌属的抗逆性和次级代谢产物合成量的提升，提供了有效的改造策略和改造靶点。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种提升放线菌抗逆性与抗生素产量的方法，包括调控放线菌胞内环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度的步骤。

4、进一步地，通过提高放线菌胞内环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度，以提升放线菌抗逆性与抗生素产量。

5、进一步地，利用包含调控合成酶disa表达量的方式，提高放线菌胞内环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度。

6、进一步地，通过上调合成酶disa的表达量，提高放线菌的环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度，以此增强全局性调控因子dasr与靶基因结合的能力，调控n-乙酰葡萄糖胺代谢，发挥提升放线菌抗逆性与抗生素产量的效果。

7、进一步地，上调所述合成酶disa的表达量包含在放线菌中导入合成酶disa的外源基因的步骤；所述合成酶disa的外源基因的核苷酸序列如seq id no：1所示。

8、进一步地，所述靶基因包括几丁质酶、葡萄糖-6-脱氢酶和n-乙酰-d葡萄糖胺激酶的编码基因。

9、进一步地，所述提升放线菌抗逆性具体为促进放线菌的孢子分化；所述抗生素包含红霉素。

10、进一步地，所述放线菌包括红霉糖多孢菌和天蓝色链霉菌。

11、本发明公开了以下技术效果：

12、本发明研究发现dasr是c-di-amp的受体蛋白，c-di-amp能够变构激活dasr与靶基因的结合能力，影响glcnac代谢。为此，本发明以红色糖多孢菌(红霉素的工业生产菌株)为例，探究了细胞内c-di-amp浓度对红色糖多孢菌生长、孢子分化和次级代谢产物红霉素合成的影响机制，筛选了可用于进行相关代谢工程改造，提高红霉素产量的新靶点。本发明证明了利用提高胞内c-di-amp浓度的基因工程策略进行菌株改造，可以实现提高放线菌抗逆性以及抗生素合成的目的，并证实了c-di-amp和dasr的互作机制及其对孢子发育和次级代谢的影响在放线菌属中可能是保守的，具有普适性。可见，本发明为放线菌属的抗逆性和次级代谢产物合成量的提升，提供了新的改造策略和改造靶点。

技术特征：

1.一种提升放线菌抗逆性与抗生素产量的方法，其特征在于，包括调控放线菌胞内环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过提高放线菌胞内环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度，以提升放线菌抗逆性与抗生素产量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用包含调控合成酶disa表达量的方式，提高放线菌胞内环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过上调合成酶disa的表达量，提高放线菌的环二腺磷酸苷c-di-amp的浓度，以此增强全局性调控因子dasr与靶基因结合的能力，调控n-乙酰葡萄糖胺代谢，发挥提升放线菌抗逆性与抗生素产量的效果。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上调所述合成酶disa的表达量包含在放线菌中导入合成酶disa的外源基因的步骤；所述合成酶disa的外源基因的核苷酸序列如seqid no：1所示。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述靶基因包括几丁质酶、葡萄糖-6-脱氢酶和n-乙酰-d葡萄糖胺激酶的编码基因。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提升放线菌抗逆性具体为促进放线菌的孢子分化；所述抗生素包含红霉素。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放线菌包括红霉糖多孢菌和天蓝色链霉菌。

技术总结
本发明公开了一种提升放线菌抗逆性与抗生素产量的方法，属于合成生物学及分子生物学领域，该方法包括调控放线菌胞内环二腺磷酸苷c‑di‑AMP的浓度的步骤，具体为通过提高放线菌胞内环二腺磷酸苷c‑di‑AMP的浓度，以提升放线菌抗逆性与抗生素产量。本发明证明了利用提高放线菌胞内c‑di‑AMP浓度的基因工程策略进行菌株改造，可以实现提高放线菌抗逆性以及抗生素合成的目的，并证实了c‑di‑AMP和DasR的互作机制及其对孢子发育和次级代谢的影响在放线菌属中可能是保守的，具有普适性。可见，本发明为放线菌属的抗逆性和次级代谢产物合成量的提升，提供了新的改造策略和改造靶点。

技术研发人员：尤迪,叶邦策,符瑜,张宝新
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8