Chuỗi gen của một vi sinh vật công nghiệp Streptomyces avermitilis: Suy luận khả năng sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 98 Số 21 - Trang 12215-12220 - 2001
Satoshi Ōmura1, Haruo Ikeda1, Jun Ishikawa1, Akiharu Hanamoto1, Chigusa Takahashi1, MAYUMI SHINOSE1, Yōko Takahashi1, Hiroshi Horikawa1, Hidekazu Nakazawa1, Tomomi Osonoe1, Hisashi Kikuchi1, Tadayoshi Shiba1, Yoshiyuki Sakaki1, Masahira Hattori2,1
1The Kitasato Institute for Life Sciences, Kitasato University, Tokyo 108-8642, Japan; School of Pharmaceutical Sciences, Kitasato University, Tokyo 108-8641, Japan; National Institute of Infectious Diseases, Tokyo 162-8640, Japan; and National Institute of Technology and Evaluation, Tokyo 151-0066, Japan; School of Sciences, Kitasato University, Kanagawa 228-8555, Japan; Institute of Medical Science, University of Tokyo, 4-6-1, Shiokane-dai, Minato-ku, Tokyo 108-8639, Japan; and The Institute of...
2RIKEN

Tóm tắt

Streptomyces avermitilis là một loại vi khuẩn đất không chỉ thực hiện sự phân hóa hình thái phức tạp mà còn sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp, trong đó, avermectin có tầm quan trọng thương mại trong y học và thú y. Sự quan tâm chính đối với chi Streptomyces là sự đa dạng trong sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp như một vi sinh vật công nghiệp. Một yếu tố chính trong sự nổi bật của nó như một nhà sản xuất các loại chất chuyển hóa thứ cấp là khả năng sở hữu nhiều con đường chuyển hóa để tổng hợp sinh học. Ở đây, chúng tôi báo cáo phân tích chuỗi gen của S. avermitilis , bao trùm 99% bộ gen của nó. Có ít nhất 8,7 triệu cặp base tồn tại trong nhiễm sắc thể tuyến tính; đây là chuỗi gen vi khuẩn lớn nhất, và nó cung cấp cái nhìn sâu sắc vào sự đa dạng nội tại trong sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp của Streptomyces . Hai mươi lăm loại cụm gen chất chuyển hóa thứ cấp đã được phát hiện trong bộ gen của S. avermitilis . Bốn trong số đó liên quan đến sự tổng hợp các sắc tố melanin, trong đó hai cụm mã hóa enzyme tyrosinase và đồng yếu tố của nó, hai cụm khác mã hóa một sắc tố ochrano, có nguồn gốc từ axit homogentiginic, và một melanin có nguồn gốc từ polyketide. Các cụm gen cho sự tổng hợp carotenoid và siderophore bao gồm bảy và năm gen, tương ứng. Có tám loại cụm gen cho sự tổng hợp hợp chất polyketide loại-I, và hai cụm liên quan đến sự tổng hợp hợp chất polyketide loại-II. Hơn nữa, một synthase polyketide tương tự như phloroglucinol synthase đã được phát hiện. Tám cụm liên quan đến việc tổng hợp các hợp chất peptide được tổng hợp bởi các enzyme tổng hợp peptide không ribosome. Các cụm chất chuyển hóa thứ cấp này được phân bố rộng rãi trong bộ gen nhưng một nửa trong số chúng nằm gần cả hai đầu của bộ gen. Tổng chiều dài của các cụm này chiếm khoảng 6,4% bộ gen.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

S A Waksman, A T Henrici J Bacteriol 46, 337–341 (1943).

A L Demain Appl Microbiol Biotechnol 52, 455–463 (1999).

C-H Huang, Y-S Lin, Y-L Yang, S-W Huang, C W Chen Mol Microbiol 28, 905–916 (1998).

J Sambrook, E F Fritsch, T Maniatis Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Lab. Press, 2nd Ed., Plainview, NY, 1989).

C-H Pang, M Shiiyama, H Ikeda, H Tanaka, S Ōmura Actinomycetologica 8, 21–25 (1994).

R D Fleischmann, M D Adams, O White, R A Clayton, E F Kirkness, A R Kerlavage, C J Bult, J F Tomb, B A Dougherty, J M Merrick Science 269, 496–512 (1995).

T Sakiyama, H Takami, N Ogasawara, S Kuhara, K Doga, A Ohyama, K Horikoshi Biosci Biotechnol Biochem 64, 670–673 (2000).

C K Stover, X Q Pham, A L Erwin, S D Mizoguchi, P Warrener, M J Hickey, F S Brinkman, W O Hufnagle, D J Kowalik, M Lagrou, et al. Nature (London) 406, 959–964 (2000).

A Goffeau, B G Barrell, H Bussey, R W Davis, B Dujon, H Feldmann, F Galibert, J D Hoheisel, C Jacq, M Johnston, et al. Science 274, 563–567 (1996).

Y-S Lin, H M Kiser, D A Hopwood, C W Chen Mol Microbiol 10, 923–933 (1993).

A L Lezhava, T Mizukami, T Kajitani, D Kameoka, M Redenbach, H Shinkawa, O Nimi, H Kinashi J Bacteriol 177, 6492–6498 (1995).

P Leblond, G Fischer, F X Francou, F Berger, M Guerineau, B Decaris Mol Microbiol 19, 261–271 (1996).

K Pandza, G Pfalzer, J Cullum, D Hranueli Microbiology 143, 1493–1501 (1997).

O Gal-Mor, I Borovok, Y Av-Gay, G Cohen, Y Aharonowitz Gene 217, 83–90 (1998).

J Ishikawa, K Hotta FEMS Microbiol Lett 174, 251–253 (1999).

S F Altschul, T L Madden, A A Schaffer, J Zhang, Z Zhang, W Miller, D J Lipman Nucleic Acids Res 25, 3389–3402 (1997).

A Bateman, E Birney, R Durbin, S R Eddy, K L Howe, E L Sonnhammer Nucleic Acids Res 28, 263–266 (2000).

C D Denoya, D D Skinner, M R Morgenstern J Bacteriol 176, 5312–5319 (1994).

N K Davis, K F Chater Mol Microbiol 4, 1679–1691 (1990).

D A Hopwood, D H Sherman Annu Rev Genet 24, 37–66 (1990).

L Katz, S Donadio Annu Rev Microbiol 47, 875–912 (1993).

R W Burg, B M Miller, E E Baker, J Birnbaum, S A Currie, R Hartman, Y-L Kong, R L Monaghan, G Olson, I Putter, et al. Antimicrob Agents Chemother 15, 361–367 (1979).

H Ikeda, T Nonomiya, M Usami, T Ohta, S Ōmura Proc Natl Acad Sci USA 96, 9509–9514 (1999).

H Ikeda, Y Takada, C-H Pang, H Tanaka, S Ōmura J Bacteriol 175, 2077–2082 (1993).

M G Bangera, L S Thomashow J Bacteriol 181, 3155–3163 (1999).

N Funa, Y Ohnishi, I Fujii, M Shibuya, Y Ebizuka, S Horinouchi Nature (London) 400, 897–899 (1999).

F Lipmann Adv Microbiol Physiol 21, 227–266 (1980).

R Zocher, U Keller Adv Microbiol Physiol 38, 85–131 (1997).

T Stachelhaus, H D Mootz, M A Marahiel Chem Biol 6, 493–505 (1999).

L Du, S Sanchez, M Chen, J Edwards, B Shen Chem Biol 7, 623–642 (2000).

Thông tin
Thông tin xuất bản

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Tập 98 Số 21

12215-12220

Thông tin tác giả