隐藏天然产物的发现PPT

3 基于宏基因组学的开发策略
宏基因组路线基本上可以分为四化鉴法组装每条染色体，从而重构不易培养 微生物的基因组。
4 抗生素耐药性诱变技术
“OSMAC”（一株菌株多种化合物） 培养条件的改变： 自来水 蒸馏水 固体培养基 液体培养基 培养温度 37℃ 42℃ 酶抑制剂会影响生物合成途径的激活 短时间热激；乙醇处理；模拟天然生长环 境„„
培养条件 、外部化学诱导及 压力因子对天然产物生物合 成的影响；这些影响因子激 活沉默基因 ，使其表达出新 型代谢产物。
3 基因组方法：从计算机虚拟预测药物到途径 工程
（1）激活新型天然产物生物合成的基因--计算机虚 拟预测药物 （2）编码次级代谢产物的基因组的表观遗传修饰 （3）激活特有的调控基因途径 （4）生物合成沉默基因的异源表达
（1）激活新型天 然产物生物合成的基因-计算机虚拟预测药物
由沉默基因位点编码的假定化学结构的计算机 虚拟预测药物，则能直接搜索到相关代谢物。
请老师同学批评指正！谢谢！
由沉默基因簇
预测代谢产物
检测目标菌株基因组 ，找到与某抗生素基因 簇同源的序列，各种条件下测定目标菌株代谢产物 范围，得到多种抗生素类似物。
（2）编码次级代谢产物的基因组的表观 遗传修饰
采用表观遗传修饰来启 动代谢产物的生物合成： 表观遗传修饰可抑制 组 蛋白去乙酰化酶和DNA甲 基化酶的活性。
（3）激活调控基因的特殊途径
2 共培养条件下的种间干扰产生新型代谢产物
在微生物群体或种间关系等复杂环境条件下次 级代谢产物的研究成为热点 近来采用基因敲除方法得到抗生素的生物合成 的基因，为合成新的结构类似物提供了依据。
微生物体之间的化学 信号及物理干扰激活 沉默基因表达
化学信号交换：生 物体产生激活沉默 基因表达的信号分 子
用诱导型启动子构建的基 因来激活沉默基因表达， 产生目标代谢产物。
诱导因子基因
一定条件、 组织或一 定发育阶 段转录
mRNA
翻译 条件、组 织、时间
活化转录因子
+1 基因（可诱导） 表达 引起发育或一定条件下的基因表达
非活化 转录因 子
诱导型因子结合的元件称为应答元件（response element)
先测定到无活性菌株对某抗生素的最小抑制浓 度，筛选产生抗生素抗药性的突变菌株，产生抗药 性菌株的核糖体结构发生改变，引起菌株合成次级 代谢产物的调控系统发生改变，从而可能激活体内 固有的沉默基因，产生新的代谢产物，或提高次级 代谢物的产量。
5 构建工程菌
采用分子生物学技术将对抗某已知抗生素的基 因簇克隆到一个宿主中，构建工程菌，再以其作为 筛选模型，从而在活性初筛阶段将大部分已知抗生 素有效排除。
激活微生物体内隐 藏天然产物的生物 合成
Kirstin Scherlach and Christian Hertweck
Translated from The Royal Society of Chemistry 2009.7
非常值得思考的问题：
微生物体产生的天然产物是新型药物的重要资 源，但在标准实验室条件下培养微生物时，我们只 能得到1%~10%的微生物，剩下的90%~99%在哪里？ 为什么在实验室中采用传统分离筛选方法，我 们得到如此之少的微生物种类和代谢产物？
1 通过组合生物合成获得新型复杂化合 物的实现途径：
（1）通过置换、插入、缺失、定点突变及 基因敲除等手段改变生物合成基因簇。 （2）将不同来源的天然产物生物合成基因 进行重组，构建类似物库。
2 高通量离体筛选
高通量离体筛选是发现针对某一特定靶标的活性物 质。 化合物库已成为决定高通量离体筛选效率的最关键结构修饰。
我们应该怎么办？
微生物的传统筛选方法存在较高的重现率，因 此我们清楚传统方法不能充分和利用微生物资源。 我们应该根据生物学的新发展采取新方法来激 活微生物体内“隐藏天然产物”的生物合成:外部 条件诱导、共培养及基因组方法，如基因组挖掘、 表观遗传修饰及工程途径激活。
1 改变培养条件、外部刺激及压力来开发微生物资源
（4）沉默生物合成基因的异源表达
克隆沉默基因转到异 源寄主中表达，形成 新型天然代谢产物。
方法总结
1 培养条件 物理化学诱导 压力因素 2 共培养 种间干扰 3 基因组方法 计算机虚拟预测药物 沉默基因的表观遗传修饰（转录水平） 激活调控基因的特殊途径（转录水平） 沉默基因的异源表达
开发微生物资源的其他途径
其他途径总结
1 2 3 4 5 组合生物合成途径 高通量筛选 宏基因组 抗生素耐药性诱变技术 构建工程菌
遇到的新问题？？？
当今各大制药公司在新抗生素的开发中 大都采用基因组学、组合化学以及高通量筛 选等基于靶标的筛选模型。 这种模式发现的化合物数量虽然很多， 但能够开发成功的很少，尚未得到一种可以 临床使用的抗生素。