抗菌环二肽cFP在Burkholderia seminalis R456中的鉴定及其调控机制研究
发布时间：2022-01-13 08:46
环L-苯丙氨酸L-脯氨酸（cyclo-（L-Pro-L-Phe）,cFP）是一种非常重要的天然产物,已在多种细菌和真菌的次生代谢产物中被报道。国内外研究已发现cFP具有抗真菌、抗细菌、抗病毒和诱导群体感应等多种生物活性,这些优良特性使得cFP在植物病害的生物防治上有广阔的应用前景,此时,高效生物合成cFP就成为关键,然而目前关于cFP生物合成的调控机制仍未完全明确。最近国内有研究发现洋葱伯克氏菌（Burkholderia cepacia）CF-66能产生对半裸镰刀菌（Fusarium semitectum）菌丝生长有明显抑制效果的cFP。有趣的是,我们研究也发现实验室前期从稻田土壤分离获得的一株拮抗细菌Burkholderia seminalis R456及其代谢物能够显著抑制小麦赤霉病菌（Fusarium graminearum,Fg;禾谷镰刀菌）的菌丝生长,这些结果使得我们有理由推测cFP或许是拮抗细菌R456抑制Fg的活性物质之一。本研究基于这一假设,开展了以下工作:为搞清楚R456拮抗Fg是否至少部分由于分泌抗菌物质cFP,首先利用平板对峙法测定了实验室前期构建的菌株R456的...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1多种环二肽药剂结构图a：tadalafil,b：thaxtominA,c：epelsiban,d：bicyclomycin（来源于reaxys数据库）
浙江大学硕士学位论文1文献综述21.2环二肽的生物合成DKPs的生物合成途径通常可分为非酶催化和酶催化途径。非酶催化途径是指肽链的环化是自发的，未经酶的参与，如普遍存在于高等哺乳动物中枢神经系统的cyclo-(L-His-L-Pro)(Prasad,1995)。酶催化途径可分为环二肽合酶(cyclodipeptidesynthases，CDPSs)生物合成和非核糖体肽合成酶(non-ribosomalpeptidesynthetases，NRPSs)途径两大类(Lautruetal.,2002;Moutiezetal.,2017)。NRPSs是参与许多非核糖体多肽合成的大型多酶复合物，目前报道的DKPs大多数是通过NRPSs途径合成，或者是在NRPSs途径中作为副产物生成(Belinetal.,2012)。典型的NRPSs由不同模块组成，每个模块将一个氨基酸缩合到肽链上。基本的一个延伸模块含有至少3个功能结构域:加载硫酯键活化底物的肽基载体蛋白结构域，识别和活化底物的腺苷化结构域，以及缩合肽键的缩合结构域。此外,一些模块可能还包含其它修饰功能结构域，如甲基化结构域等(李文利和夏娟，2014)。图1.2.1通过NRPSs合成的部分DKPs(Belinetal.,2012)Figure1.2.1ExampleofDKPssynthesizedbyNRPSs.CDPSs途径是在2002年发现了一种独立于NRPSs的DKPs生物合成途径，见图1.2.2。在该途径中，环苯丙氨酸-亮氨酸(cFL)的形成被证明涉及AlbC（一种后来被称为环二肽合酶(CDPS)的小酶），它具有239个残基，不仅与NRPSs无关，而且与任何其他功能的特征蛋白都无关。其蛋白序列比对仅在7个位置(Gly35、Ser37、Gly79、Tyr128、Tyr178、Glu182和Tyr202)发现保守残基，并没有发现已知的一致序列(Lautruetal.,2002)。AlbC催化合成cFL的中间体，其中循环二肽氧化酶(CDO)利用氨酰-tRNAs(aa-tRNAs)作为底物，使用带电的tRNAs将这些分子从初级代谢转移到次级
浙江大学硕士学位论文1文献综述3代谢产物的合成上，并催化两个脱氢反应，进而合成DKPs(Gondryetal.,2009)。CDPSs通常是由200～300个氨基酸残基组成的小分子蛋白,根据2019年的公开数据CDPSs已经在大约50种不同的细菌基因组中被检测到。它们存在于各种门，以放线菌门、变形菌门和厚壁菌门为代表，同时已发现5个真核生物基因组有编码CDPSs。已经发现CDPS的完整序列超过49个，其中有9个保守的CDPSs序列以及其它重要的tRNA结合残基(Belinetal.,2012)。图1.2.2环二肽合成的CDPSs途径(韩伟和高菊芳，2013)Figure1.2.2CDPSspathwayofcyclicdipeptidesynthesis.与NRPSs催化合成途径相比，CDPSs是小型酶(约26kDa)，而参与DKPs生物合成的NRPSs是大型多酶系统，大约是CDPSs的10倍。这个大小差异可能反映了用于激活所需的氨基酸肽键形成的不同策略:NRPSs使用腺苷酸和氨基酸肽基载体蛋白域识别和激活的形式来激活所需氨基酸，而CDPSs则是依赖tRNA来激活所需氨基酸。因此，CDPSs的底物被限制在tRNAs上的20个L-氨基酸，而NRPSs可以吸收的氨基酸的范围要大得多。此外，NRPSs可以通过引入带附属结构域的酶来对环二肽进行化学修饰。而在CDPSs途径中，环二肽的化学修饰只能在形成之后才能引入。这导致通过NRPSs途径合成的DKPs比通过CDPS途径合成的DKPs具有更广泛的结构复杂性(Yinetal.,2009)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦赤霉病防治研究进展[J]. 邢立志,张鑫. 安徽农学通报. 2019(18)
[2]他达拉非片联合盐酸达泊西汀治疗原发性早泄的临床效果观察[J]. 董建军,朱光丽,赵芳,王娟,刘祎琳,蒋毅,吕玉珍. 包头医学. 2019(02)
[3]免疫捕捉PCR和经典PCR方法检测水稻细菌性谷枯病菌灵敏性比较[J]. 罗金燕,陈磊,秦萌,赵玉强,余慧. 浙江农业学报. 2014(02)
[4]二酮哌嗪类化合物生物合成研究进展[J]. 李文利,夏娟. 微生物学通报. 2014(01)
[5]生物合成二酮哌嗪类化合物的环二肽合酶研究进展[J]. 韩伟,高菊芳. 化学与生物工程. 2013(06)
[6]洋葱伯克霍尔德菌CF-66环二肽的分离纯化及抑菌活性研究[J]. 王艾晶,权春善,王建华,王军华,范圣第. 中国生物工程杂志. 2009(12)
[7]Burkholderia cepacia X4降解油脂特性研究[J]. 秦华明,尹华,张娜,梁世中. 微生物学通报. 2007(03)
[8]生物活性环二肽研究进展[J]. 钟飞,蒋晓慧,田敏卿,白威,马亚平,党明珠. 海南师范学院学报(自然科学版). 2006(04)
[9]洋葱伯克霍尔德氏菌产邻苯二酚2,3-双加氧酶的研究[J]. 薛勇,张长铠,刘涛. 生命科学研究. 2003(02)
[10]郑州地区植物上冰核活性细菌的分离和鉴定[J]. 张耀东,杨文超,贾翔,李海华. 郑州粮食学院学报. 1996(03)
博士论文
[1]洋葱伯克氏菌在竹子和桑树根围的基因型多样性及其致病性以及壳聚糖抑制B.seminalis机理研究[D]. 楼妙苗.浙江大学 2011
[2]固氮斯氏假单胞菌四碳二羧酸转运基因的功能鉴定及表达调控研究[D]. 李红权.中国农业科学院 2005
本文编号：3586102
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1多种环二肽药剂结构图a：tadalafil,b：thaxtominA,c：epelsiban,d：bicyclomycin（来源于reaxys数据库）
浙江大学硕士学位论文1文献综述21.2环二肽的生物合成DKPs的生物合成途径通常可分为非酶催化和酶催化途径。非酶催化途径是指肽链的环化是自发的，未经酶的参与，如普遍存在于高等哺乳动物中枢神经系统的cyclo-(L-His-L-Pro)(Prasad,1995)。酶催化途径可分为环二肽合酶(cyclodipeptidesynthases，CDPSs)生物合成和非核糖体肽合成酶(non-ribosomalpeptidesynthetases，NRPSs)途径两大类(Lautruetal.,2002;Moutiezetal.,2017)。NRPSs是参与许多非核糖体多肽合成的大型多酶复合物，目前报道的DKPs大多数是通过NRPSs途径合成，或者是在NRPSs途径中作为副产物生成(Belinetal.,2012)。典型的NRPSs由不同模块组成，每个模块将一个氨基酸缩合到肽链上。基本的一个延伸模块含有至少3个功能结构域:加载硫酯键活化底物的肽基载体蛋白结构域，识别和活化底物的腺苷化结构域，以及缩合肽键的缩合结构域。此外,一些模块可能还包含其它修饰功能结构域，如甲基化结构域等(李文利和夏娟，2014)。图1.2.1通过NRPSs合成的部分DKPs(Belinetal.,2012)Figure1.2.1ExampleofDKPssynthesizedbyNRPSs.CDPSs途径是在2002年发现了一种独立于NRPSs的DKPs生物合成途径，见图1.2.2。在该途径中，环苯丙氨酸-亮氨酸(cFL)的形成被证明涉及AlbC（一种后来被称为环二肽合酶(CDPS)的小酶），它具有239个残基，不仅与NRPSs无关，而且与任何其他功能的特征蛋白都无关。其蛋白序列比对仅在7个位置(Gly35、Ser37、Gly79、Tyr128、Tyr178、Glu182和Tyr202)发现保守残基，并没有发现已知的一致序列(Lautruetal.,2002)。AlbC催化合成cFL的中间体，其中循环二肽氧化酶(CDO)利用氨酰-tRNAs(aa-tRNAs)作为底物，使用带电的tRNAs将这些分子从初级代谢转移到次级
浙江大学硕士学位论文1文献综述3代谢产物的合成上，并催化两个脱氢反应，进而合成DKPs(Gondryetal.,2009)。CDPSs通常是由200～300个氨基酸残基组成的小分子蛋白,根据2019年的公开数据CDPSs已经在大约50种不同的细菌基因组中被检测到。它们存在于各种门，以放线菌门、变形菌门和厚壁菌门为代表，同时已发现5个真核生物基因组有编码CDPSs。已经发现CDPS的完整序列超过49个，其中有9个保守的CDPSs序列以及其它重要的tRNA结合残基(Belinetal.,2012)。图1.2.2环二肽合成的CDPSs途径(韩伟和高菊芳，2013)Figure1.2.2CDPSspathwayofcyclicdipeptidesynthesis.与NRPSs催化合成途径相比，CDPSs是小型酶(约26kDa)，而参与DKPs生物合成的NRPSs是大型多酶系统，大约是CDPSs的10倍。这个大小差异可能反映了用于激活所需的氨基酸肽键形成的不同策略:NRPSs使用腺苷酸和氨基酸肽基载体蛋白域识别和激活的形式来激活所需氨基酸，而CDPSs则是依赖tRNA来激活所需氨基酸。因此，CDPSs的底物被限制在tRNAs上的20个L-氨基酸，而NRPSs可以吸收的氨基酸的范围要大得多。此外，NRPSs可以通过引入带附属结构域的酶来对环二肽进行化学修饰。而在CDPSs途径中，环二肽的化学修饰只能在形成之后才能引入。这导致通过NRPSs途径合成的DKPs比通过CDPS途径合成的DKPs具有更广泛的结构复杂性(Yinetal.,2009)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦赤霉病防治研究进展[J]. 邢立志,张鑫. 安徽农学通报. 2019(18)
[2]他达拉非片联合盐酸达泊西汀治疗原发性早泄的临床效果观察[J]. 董建军,朱光丽,赵芳,王娟,刘祎琳,蒋毅,吕玉珍. 包头医学. 2019(02)
[3]免疫捕捉PCR和经典PCR方法检测水稻细菌性谷枯病菌灵敏性比较[J]. 罗金燕,陈磊,秦萌,赵玉强,余慧. 浙江农业学报. 2014(02)
[4]二酮哌嗪类化合物生物合成研究进展[J]. 李文利,夏娟. 微生物学通报. 2014(01)
[5]生物合成二酮哌嗪类化合物的环二肽合酶研究进展[J]. 韩伟,高菊芳. 化学与生物工程. 2013(06)
[6]洋葱伯克霍尔德菌CF-66环二肽的分离纯化及抑菌活性研究[J]. 王艾晶,权春善,王建华,王军华,范圣第. 中国生物工程杂志. 2009(12)
[7]Burkholderia cepacia X4降解油脂特性研究[J]. 秦华明,尹华,张娜,梁世中. 微生物学通报. 2007(03)
[8]生物活性环二肽研究进展[J]. 钟飞,蒋晓慧,田敏卿,白威,马亚平,党明珠. 海南师范学院学报(自然科学版). 2006(04)
[9]洋葱伯克霍尔德氏菌产邻苯二酚2,3-双加氧酶的研究[J]. 薛勇,张长铠,刘涛. 生命科学研究. 2003(02)
[10]郑州地区植物上冰核活性细菌的分离和鉴定[J]. 张耀东,杨文超,贾翔,李海华. 郑州粮食学院学报. 1996(03)
博士论文
[1]洋葱伯克氏菌在竹子和桑树根围的基因型多样性及其致病性以及壳聚糖抑制B.seminalis机理研究[D]. 楼妙苗.浙江大学 2011
[2]固氮斯氏假单胞菌四碳二羧酸转运基因的功能鉴定及表达调控研究[D]. 李红权.中国农业科学院 2005
本文编号：3586102
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