LuxS蛋白突变体及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种LuxS蛋白突变体及其应用，涉及微生物发酵技术领域。本发明专利技术公开的LuxS蛋白突变体其由野生型LuxS蛋白突变得到而来。该LuxS蛋白突变体能够明显提高芽孢杆菌的抗生素含量，可用于抗生素生产，提高抗生素的产量；本发明专利技术为利用芽孢杆菌生产抗生素提高产量提供了一种新的策略和方法。

【技术实现步骤摘要】
LuxS蛋白突变体及其应用
本专利技术涉及微生物发酵
，具体而言，涉及一种LuxS蛋白突变体及其应用。
技术介绍
芽孢杆菌目前占据微生物肥料市场最多的一类植物有益细菌，由于其巨大的经济价值而受到广泛研究，瓦雷兹芽孢杆菌FZB42(B.velezensisFZB42)是这类细菌研究的模式菌株之一。FZB42具有突出的抗生素合成能力，能够通过核糖体或和非核糖体肽合成酶(NRPS)途径，合成包括聚酮类抗生素和细菌素在内的十几种抑菌物质，对多种病原微生物均具有较强抑菌作用。在这些抑菌物质中，bacilysin(溶杆菌素)是一种具有高效抗菌活性的二肽，对真菌和细菌均具有强烈抑菌活性；surfactin(表面活性素)是一种具有极强的生物表面活性的酯肽类抗生素，具有凝血抑制效果、抗肿瘤和抗病毒的作用；fengycin(丰原素)是一种由10个氨基酸组成的环肽抗生素，不仅具有良好的抗肿瘤效果，还能够引起植物病原菌毛果分枝杆菌的细胞裂解；bacillomycinD也是一种脂肽类化合物，是一种表明活性剂，同时具有强烈的抑制病原真菌的活性；difficidin(地夫西丁或地非西丁)是一种具有广谱抗菌活性的聚酮类抗生素，首次发现于枯草芽孢杆菌ATCC39320的发酵液中，能够抑制病原菌的蛋白合成；bacillaene是一种聚酮类抗生素，最早在枯草芽孢杆菌中发现，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有抑菌活性，但对酿酒酵母等真菌无明显抑菌活性；macrolactin家族是一类具有选择性抗菌活性的聚酮类抗生素，包含macrolactinA-F，其中macrolactinA具有抑制哺乳动物疱疹病毒的能力。与瓦雷兹芽孢杆菌FZB42近缘的种属，如瓦雷兹芽孢杆菌其他菌株、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)等，也大多含有类似抗生素的基因簇，也能够产生这些抗菌物质。不过，目前这些抗生素大多尚未大规模生产应用，主要原因包括天然菌株的产量较低；单纯依靠发酵优化手段对产量提高幅度有限；缺乏高效分离提取工艺等因素。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供LuxS蛋白突变体及其应用，以解决上述技术问题。本专利技术是这样实现的：一方面，本专利技术提供一种LuxS蛋白突变体，其由野生型LuxS蛋白通过如下突变方式突变得到：将所述野生型LuxS蛋白中的一个或多个赖氨酸丙二酰化修饰位点的氨基酸突变为R或E；所述野生型LuxS蛋白的种属来源为芽孢杆菌。细菌的S-核糖-高半胱氨酸裂解酶(LuxS)是一种同型二聚体，能够催化S-核糖-高半胱氨酸(SRH)的硫醚键断裂，产生高半胱氨酸(Homocysteine)和4,5-二羟基-2,3-戊二酮(DPD)，后者自发环化为群体感应的自体诱导剂(AI-2)。SRH是活性甲基循环(AMC)的成员，而群体感应信号分子AI-2通常被视为介导细菌种内和种间通讯的通用语言。AI-2/LuxS具有调节细菌多细胞行为的能力，例如调节细胞的运动性和生物膜，但是其调控的机制仍是未知的。赖氨酸丙二酰化是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰(PTM)，可通过调节糖酵解途径、TCA循环途径、脂肪酸代谢途径的代谢影响许多真核生物的生物学过程。本专利技术的专利技术人意外地发现，对芽孢杆菌的LuxS蛋白的一个或多个赖氨酸丙二酰化修饰位点进行突变，突变为R或E后，该LuxS蛋白突变体能够明显提高芽孢杆菌的抗生素含量，可用于抗生素生产等诸多领域，提高抗生素的产量。本专利技术为利用芽孢杆菌生产抗生素提高生产量提供了一种新的策略和方法。丙二酰化修饰位点是指用质谱确定的蛋白上发生了丙二酰化的氨基酸位点。基于现有技术，当前发现的蛋白质丙二酰化位点主要发生于赖氨酸残基上，但并非所有赖氨酸残基上均会发生丙二酰化修饰。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，所述芽孢杆菌为瓦雷兹芽孢杆菌或者与瓦雷兹芽孢杆菌的LuxS蛋白同源性超过50％的近缘芽孢杆菌，例如Bacilluspumilus、Bacillussubtilis、Bacillusmycoides、Bacilluscereus、Bacilluslicheniformis、Bacillusthuringiensis、Bacillusluti、Bacillustropicus、Bacillustoyonensis、Bacilluspseudomycoides、Bacillusgaemokensis和Bacillusbingmayongensis等。需要说明的是，上述的野生型LuxS蛋白可以是来源于任何具有LuxS基因的细菌，并不限于芽孢杆菌。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，所述野生型LuxS蛋白的氨基酸序列为SEQIDNO.1，所述野生型LuxS蛋白的赖氨酸丙二酰化修饰位点为第124位和第130位。SEQIDNO.1的野生型LuxS蛋白来源于瓦雷兹芽孢杆菌FZB42，其第124位和第130位为赖氨酸丙二酰化修饰位点，在此基础上突变得到的LuxS蛋白突变体能够大幅度提高抗生素的产量。其他与瓦雷兹芽孢杆菌的LuxS蛋白同源性超过50％的近缘芽孢杆菌的野生型LuxS蛋白与SEQIDNO.1的相似性和同一性如下：另一方面，本专利技术提供一种分离的核酸分子，其编码如上任一项所述的LuxS蛋白突变体。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，所述核酸序列选自SEQIDNO.3-6中的任意一种。需要说明的是，本领域技术人员根据密码子的简并性容易获得编码上述LuxS蛋白突变体的核酸序列，无论何种核酸序列，只要其编码上述的LuxS蛋白突变体，即属于本专利技术的保护范围。另一方面，本专利技术提供一种重组载体，其含有如上所述的核酸分子。另一方面，本专利技术提供一种重组细胞，其含有如上所述的核酸分子，或者含有如上所述的重组载体。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，所述重组细胞为芽孢杆菌。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，所述芽孢杆菌为瓦雷兹芽孢杆菌或者与瓦雷兹芽孢杆菌的LuxS蛋白同源性超过50％的近缘芽孢杆菌。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，所述重组细胞的保藏编号为CCTCCNO:M2021253或CCTCCNO:M2021255。另一方面，本专利技术提供如上所述的LuxS蛋白突变体、如上所述的核酸分子、如上所述的重组载体、或如上所述的重组细胞在生产抗生素中的应用。采用上述LuxS蛋白突变体、核酸分子、重组载体或重组细胞生产抗生素的具体方法，是本领域技术人员根据本领域的常规技术能够知晓的，例如基因工程技术等；因此，无论采用何种方法，只要是使用了本专利技术上述提供的LuxS蛋白突变体、核酸分子、重组载体或重组细胞即属于本专利技术的保护范围。可选地，在本专利技术的一些实施方案中，上述抗生素为difficidin(地夫西丁)和bacilysin(溶杆菌素)。感觉另一方面，本专利技术提供一种芽孢杆菌代谢产物的制备方法，其包括：培养目标芽孢杆菌；所述目标芽孢杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LuxS蛋白突变体，其特征在于，其由野生型LuxS蛋白通过如下突变方式突变得到：将所述野生型LuxS蛋白中的一个或多个赖氨酸丙二酰化修饰位点的氨基酸突变为R或E；/n所述野生型LuxS蛋白的种属来源为芽孢杆菌。/n

【技术特征摘要】
1.一种LuxS蛋白突变体，其特征在于，其由野生型LuxS蛋白通过如下突变方式突变得到：将所述野生型LuxS蛋白中的一个或多个赖氨酸丙二酰化修饰位点的氨基酸突变为R或E；
所述野生型LuxS蛋白的种属来源为芽孢杆菌。


2.根据权利要求1所述的LuxS蛋白突变体，其特征在于，所述芽孢杆菌为瓦雷兹芽孢杆菌或者与瓦雷兹芽孢杆菌的LuxS蛋白同源性超过50％的近缘芽孢杆菌。


3.根据权利要求1或2所述的LuxS蛋白突变体，其特征在于，所述野生型LuxS蛋白的氨基酸序列为SEQIDNO.1，所述野生型LuxS蛋白的赖氨酸丙二酰化修饰位点为第124位和第130位。


4.一种分离的核酸分子，其特征在于，其编码如权利要求1-3任一项所述的LuxS蛋白突变体；
优选地，所述核酸序列选自SEQIDNO.3-6中的任意一种。


5.一种重组载体，其特征在于，其含有权利要求4所述的核酸分子。


6.一种重组细胞，其特征在于，其含有权利要求4所述的核酸分子，或者含有权利要求5所述的重组载体。


7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊奔，曹贤明，李昱龙，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32