江志波，李星星，任卫聪，侍媛媛，高荣梅，李玉环，武临专，洪斌

    基因组发掘策略指导铁载体类化合物的发现

    江志波*，李星星*，任卫聪，侍媛媛，高荣梅，李玉环，武临专，洪斌

    100050 北京，中国医学科学院北京协和医学院医药生物技术研究所/卫健委抗生素生物工程重点实验室

    利用基因组发掘策略指导铁载体类化合物的发现。

    首先，在获得灰产色链霉菌()CPCC 200274 全基因组序列的基础上，利用 antiSMASH 对其编码的潜在次级代谢产物生物合成基因簇进行生物信息学分析，通过 Blastp 比对，判断该菌株中是否存在铁阻遏蛋白(DmdR1)同源基因，并借助于 MEME、FIMO 等软件寻找包含 DmdR1 蛋白结合位点(iron box)的基因簇，则该基因簇可能为铁载体类化合物的生物合成基因簇；其次，摸索合适的发酵条件，利用实时定量 RT-PCR(qRT-PCR)技术检测相关生物合成基因的表达水平；最后分离纯化目标铁载体类化合物，验证此基因组发掘策略的可行性。

    利用 antiSMASH 从灰产色链霉菌 CPCC 200274 基因组中发现了 5 个含有基因、标注为铁载体的生物合成基因簇。Blastp 比对提示该菌株基因组中存在 DmdR1 的同源蛋白 SGC5642，可能参与铁载体类化合物生物合成的调控。结合 MEME、FIMO 软件分析结果，5 个含的基因簇中只有 cluster 29 含有 iron box 序列，推测 cluster 29 可能编码铁载体类化合物。根据以上信息，利用 qRT-PCR 方法确定了该基因簇表达的发酵条件，分离纯化获得了 3 个铁载体类化合物，经结构鉴定分别为去铁敏 B，去铁敏 E和 N1-羟基-N1-琥珀酰基尸胺。

    以基因组发掘策略为指导，从微生物基因组中发现铁载体类化合物生物合成基因簇和铁阻遏蛋白结合位点，并通过 qRT-PCR 方法在转录水平确定目标基因簇的方法，成功获得 3 个铁载体类化合物。该策略为解决目前 antiSMASH 对于铁载体类化合物生物合成基因簇预测的局限性和该类化合物基因簇的快速定位、新生物合成元件的发掘提供了新思路，为新结构铁载体类化合物的寻找及合成生物学改造奠定了基础。

    基因组发掘； 铁载体； 灰产色链霉菌； qRT-PCR

    铁是维持微生物生命活动的重要元素，作为辅因子参与催化多种生化反应，如氧化作用和电子转移过程等，另外还参与 DNA 和 RNA 的生物合成[1]。由于自然环境中可溶性铁离子浓度低，微生物通过合成一类对铁离子具有强螯合作用(aff> 1030)的有机小分子化合物(分子量通常为 500 ~ 2000 D)来摄取环境中的低浓度铁离子 ......