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Scientific Reports发表杀稻瘟菌素成熟的机理研究

 

稻瘟病是一种由植物致病菌Magnaporthe grisea引起的严重稻类疾病,它不仅感染稻叶,还可以在茎、梗甚至根处造成感染。稻瘟的传播非常迅猛,一旦感染某个地区,就再也无法被根治。90年代以前就有超过85个国家都发生过稻瘟,每年稻瘟造成的粮食损失可以供给六千万人口。杀稻瘟菌素(Blasticidin SBS)属于4’-氨酰基-4’-脱氧己糖胞嘧啶类肽核苷类抗生素,1958年从灰色产色链霉菌(Streptomyces griseochromogenes)中分离得到,由于它对霉菌和酵母菌有良好的抑制活性,其防治稻瘟病的效果优于有机汞农药,并且对鱼类无毒性,在日本很快就在农业方面被广泛地替代有机汞农药来防治稻瘟病。杀稻瘟菌素目前广泛地应用于真核细胞转基因筛选研究中。

杀稻瘟菌素(BS)生物合成过程中检测到中间代谢产物亮氨酰脱甲基杀稻瘟菌素(LDBS)和亮氨酰杀稻瘟菌素(LBS),研究证明杀稻瘟菌素或者是脱甲基杀稻瘟菌素被亮氨酸酰化后,毒性显著降低,残余的毒性在生理条件下可能可以被忽略。它被认为是生物合成过程中一种有效的自我保护机制。但是,亮氨酸在终产物BS中是被水解下来的,前期通过染色体步移和基因簇两侧可能的氨肽酶和水解酶基因进行了系列突变,都没有找到这个水解酶基因。偶然的发现清酒酵母,变铅青链霉菌,大肠杆菌的细胞都能水解LBSBS。本研究通过蛋白的分级沉淀,活性追踪,蛋白质质谱鉴定,基因快速中断的方法,从大肠杆菌中鉴定了PepN为催化LBS成熟的水解酶,进而在链霉菌中发现了其同源蛋白,在Streptomyces lividans WJ2过量表达pepN,可以将杀稻瘟菌素(BS)的异源表达菌株的杀稻瘟菌素(BS)产量提高一倍,并在合适的发酵条件下,将亮氨酰杀稻瘟菌素(LBS)和杀稻瘟菌素(BS)的比例由2:1升到2:3,为杀稻瘟菌素的工业生产提供了指导性建议。该篇文章第一作者为禹贵阳同学,通讯作者为贺新义研究员和蒋明副研究员。文章链接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26621790

 

 

 


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