链霉菌YP1中簇内双组分调控系统对Granaticin生物合成的增强作用及分子机制

本研究揭示了链霉菌YP1中罕见的簇内双组分调控系统(TCS) orf10/orf11对蓝色天然抗生素Granaticin生物合成的正向调控作用。通过基因敲除、回补和过表达实验，发现MerR家族转录因子(orf10)和组氨酸激酶(orf11)的协同过表达可使Granaticin B产量突破性提升至716.27 mg/L，为工业化生产提供了新策略。代谢组学(UPLC-MS/MS)分析揭示了该TCS系统独特的代谢重编程机制。

　　

Highlight

链霉菌YP1作为新型Granaticin高产菌株，其生物合成基因簇(BGC)中独特的簇内双组分系统(TCS) orf10/orf11被鉴定为关键调控节点。orf10编码MerR家族转录调控因子，orf11编码传感器组氨酸激酶(HK)，二者协同作用显著提升Granaticin产量。

Section snippets

Bacteria, plasmids, and media

本研究所用菌株和质粒详见表1，引物序列见表S1。实验菌株S. vilmorinianum YP1分离自中国郑州土壤样本，保藏于中国普通微生物菌种保藏中心(CGMCC NO. 23383)。培养基配方详见补充材料Note S1。

Genome sequencing of Streptomyces vilmorinianum YP1 reveals the putative granaticin BGC

基因组挖掘显示YP1菌株含有23个推定次级代谢产物BGC。通过与已知产Granaticin的S. violaceoruber和S. vietnamensis比较，鉴定出YP1中潜在的Granaticin生物合成基因簇。

Conclusion

本研究证实YP1菌株中orf10(MerR家族转录因子)和orf11(传感器组氨酸激酶)构成的TCS系统是调控Granaticin生产的关键开关。通过遗传改造使Granaticin B产量达到创纪录的716.27 mg/L，为工业化生产奠定基础。