一种海洋pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种海洋真菌pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇及其应用。所述生物合成基因簇的核苷酸序列如SEQ ID NO.1的第1

【技术实现步骤摘要】
一种海洋pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇及其应用


[0001]本专利技术属于微生物基因工程领域，具体涉及一种海洋真菌来源的pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]Pyrenophorol(式Ⅱ)是一类具有独特C2
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对称的16元环双内酯结构单元的聚酮类化合物，最早由瑞士科学家分离自真菌Byssochlamys nivea Westling，该类化合物具有多种生物活性，例如抗菌、除草剂等(J Agric Food Chem.2005,53(15),5943
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7；Arch Toxicol.2017,91(4),2007
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2016；)。目前，关于该类化合物的化学合成技术先后被报道(J Org Chem.2014,79(17),8067
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76；2015,80(1),204
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16；Nat ProdRes.2019,33(19),2738
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2743；2020,34(15),2173
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2178.)。迄今为止，有关海洋真菌来源的pyrenophorol类化合物编码基因簇和生物合成的研究国内外未见报道。本专利技术从海洋真菌Setosphaeria sp.SCSIO41009中发现该类化合物的生物合成基因簇，通过在模式菌构巢曲霉中进行生物基因组合表达成功得到了pyrenophorol及其类似物，实现该类化合物的结构多样化，对未来利用绿色的酶学方法制备pyrenophorol及其类似物具有重要意义。
[0003]
技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0005]本专利技术的第二个目的提供pyrenophorol类化合物，其结构如式(I)中任一所示：
[0006][0007]本专利技术的pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇来源于海洋真菌Setosphaeria sp.SCSIO41009，其特征在于，该生物合成基因簇的核苷酸序列如SEQ ID NO.1的第1
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18549位的碱基序列所示，包含6个基因，具体为：
[0008](1)负责海洋真菌源pyrenophorol类化合物骨架结构的基因，即pylA和pylB，分别位于基因簇核苷酸序列(SEQ ID NO.1，下同)第1
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7280个和第8256
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9205个碱基处，长度分别为7280个碱基对和950个碱基对，编码聚酮合酶和硫酯酶，分别含有2386和297个氨基酸；
[0009](2)负责海洋真菌源pyrenophorol类化合物中碳4位及4
’
位羟基化的基因，即pylC，位于基因簇核苷酸序列第12610
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14271个碱基处，长度为1662个碱基对，编码细胞色素单加氧酶，含有523个氨基酸；
[0010](3)负责海洋真菌源pyrenophorol类化合物中酮
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烯醇互变异构的基因，即pylE，位于基因簇核苷酸序列第16746
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18549个碱基处，长度为1804个碱基对，编码黄素依赖的氧化酶，含有581个氨基酸；
[0011](4)负责海洋真菌源pyrenophorol类化合物中碳4位及4
’
位酮基还原为羟基的基因，即pylD，位于基因簇核苷酸序列第15014
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15871个碱基处，长度为858个碱基对，编码酮基还原酶，含有250个氨基酸；
[0012](5)负责化合物外排的基因，即pylF，位于基因簇核苷酸序列第9822
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11608个碱基处，长度为1787个碱基对，编码外排泵蛋白，含有579个氨基酸。
[0013]本专利技术的第三个目的是提供上述生物合成基因簇在制备上述pyrenophorol类化合物1
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5中任一化合物中的应用。
[0014]本专利技术的第四个目的是提供一种酮基还原酶基因pylD，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1的第15014
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15871位碱基所示。
[0015]本专利技术的第五个目的是提供上述酮基还原酶基因pylD编码的酮基还原酶PylD，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2。
[0016]本专利技术的第六个目的是提供上述酮基还原酶PylD在还原pyrenophorol类化合物中的应用。
[0017]优选地，所述pyrenophorol类化合物为pyrenophorol类化合物3或4，所述还原为将pyrenophorol类化合物中的C4位及C4
’
位酮基还原成羟基。
[0018]本专利技术的第七个目的是提供一种制备上述pyrenophorol类化合物1
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5的方法，是将上述的生物合成基因簇中的基因在外源宿主中进行基因组合表达。
[0019]优选地，所述外源宿主为大肠杆菌、酵母、构巢曲霉或米曲霉。
[0020]SEQ ID NO.1(序列表)所示序列的第1
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18549位的碱基序列的互补序列可根据DNA碱基互补原则随时得到。且第1
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18549位的核苷酸序列或部分核苷酸序列可以通过聚合酶链式反应(PCR)或用合适的限制性内切酶酶切相应的DNA或DNA体外合成技术或使用其他合适的技术得到。本专利技术提供了得到至少包含部分SEQ ID NO.1所示序列的第1
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18549位中DNA序列的重组DNA载体的途径。
[0021]包含本专利技术所提供的核苷酸序列或至少部分核苷酸序列的基因或基因簇可以在异源宿主中表达并了解它们在宿主代谢中的功能。这些外源宿主包括大肠杆菌、酵母、构巢曲霉、米曲霉等。通过合适的表达体系在外源宿主中表达以得到相应的酶或其他更高的生物活性物质或产量。
[0022]本专利技术是以海洋真菌来源的聚酮为目标分子，从筛选生物合成基因簇出发，采用异源表达、体外生化相结合的方法研究其生物合成，通过对其生物合成机制的研究，利用组合生物学的方法获得了一系列pyrenophorol类化合物，为药物筛选提供了一些化合物实体。
[0023]本专利技术所提供的包含pyl生物合成相关的所有基因信息，可以帮助人们理解海洋真菌十六元环双内酯天然产物的生物合成机制，为该类化合物的进一步结构改造提供了材料和理论基础。
[0024]本专利技术的Setosphaeria sp.SCSIO41009菌株公开于非专利文献(Spiro
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Phthalides and Isocoumarins Isolated from the MarineSponge
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Derived Fungus Setosphaeria sp.SCSIO41009.Xiaoyan P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pyrenophorol类化合物的生物合成基因簇，其特征在于，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.pyrenophorol类化合物，其结构如式(I)中任一所示：3.权利要求1所述的生物合成基因簇在制备权利要求2所述的pyrenophorol类化合物1
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5中任一化合物中的应用。4.一种酮基还原酶基因pylD，其特征在于，核苷酸序列如SEQ ID NO.1的第15014
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15871位碱基所示。5.权利要求4所述的酮基还原酶基因pylD编码的酮基还原酶PylD。6.权利要求5所述的酮基还原酶Py...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫岩，王俊锋，张秀凤，庞小艳，刘永宏，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：