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聚醚类抗生素莫能菌素是肉桂地链霉菌产生的一种天然产物,在农业中普遍应用于治疗球虫病以及作为反刍动物的增重剂,最近也被发现具有抗癌活性。莫能菌素生物合成基因簇大小为97 kb,包含17个功能基因,以及三个途径特异性转录调控基因monRI,monRII,monH,但其生物合成过程的全局调控机制还未见报道。本文研究了全局调控因子DasR和Crp对莫能菌素生物合成的调控效应,详述了它们的转录调控机制,并通过代谢调控构建了高产莫能菌素的肉桂地链霉菌工程菌株。通过dasR基因的过表达,将莫能菌素的产量提高68.6%,dasR基因的sRNA反义抑制和敲除结果,表明了在富营养的条件下,DasR对莫能菌素的生物合成起正向调控作用。凝胶迁移电泳和半定量PCR的实验结果表明了DasR是通过直接结合在monAIX,monE,monT和monRII的启动子区域并提高这些基因的转录水平来正向调控莫能菌素的生物合成的。在肉桂地链霉菌中,GlcNAc的代谢产物也可以作为DasR蛋白的效应分子抑制蛋白功能。由以上结果,本文提出了以DasR为核心,由微生物体外到体内,涉及信号分子、全局调控因子、途径特异性调控因子和生物合成基因的二级调控机制。过表达crp基因使莫能菌素产量提高51.0%,反义抑制crp基因使莫能菌素产量降低45.1%,正反两方面结果表明了Crp对莫能菌素的生物合成起正向调控作用。转录组测序分析定位了所有受Crp调控的初级代谢和次级代谢基因,再借助半定量PCR实验验证了Crp直接上调了控制聚酮合成前体供应的关键初级代谢基因的转录,以及基因簇内部monAI-monAV,monAVII,monAVIII,monCI,monD,monAX和monRI这11个基因的转录水平,表明了Crp主要是通过调控莫能基因簇内部基因(包括途径特异性调控基因和生物合成基因)以及调控控制抗生素前体供应的初级代谢基因这两方面来推动莫能菌素的生物合成的。通过组合过表达全局调控基因dasR,crp以及途径特异性调控基因monRI,monRII,mon H,构建了高产莫能菌素的工程菌株,产量比原始菌株提高1.2倍,效价达1326 mg/L。过表达多个正调控基因是一种有效手段,在改造工程菌株提高抗生素产量领域有巨大的应用前景。