链霉菌的基因组及其抗生素生物合成基因研究
链霉菌与抗生素的发现与应用
新型抗生素的研发周期长、投入大，且成功率不高，使得抗生素的 研发面临较大挑战。
发展前景
新型抗生素研发
针对耐药性细菌，研发具有全新作用 机制的新型抗生素，提高治疗效果。
合成生物学技术应用
利用合成生物学技术，设计和构建新 的生物部件、设备和系统，以生产具 有优良性能的抗生素。
联合治疗
将不同作用机制的抗生素联合使用， 以提高疗效并降低耐药性产生的风险 。
临床应用
抗生素广泛应用于治疗各种细菌感染，如肺炎、尿路感染、皮肤感染等。同时， 在手术前预防感染、治疗动物感染等领域也有广泛应用。
抗生素发展历程及现状
发展历程
自20世纪40年代青霉素被发现以来，抗生素经历了快速发展和广泛应用的过程。随着科技的不断进步，新型抗生 素不断问世，为临床治疗提供了更多选择。
抗生素定义
抗生素是一类能够抑制或杀死细菌生长的药物，广泛应用于治疗细菌感染。
抗生素分类
根据化学结构和作用机制，抗生素可分为β-内酰胺类、氨基糖苷类、四环素类 、大环内酯类、喹诺酮类等多种类型。
抗生素作用机制及临床应用
作用机制
抗生素通过干扰细菌细胞壁合成、抑制蛋白质合成、破坏细胞膜完整性等机制， 达到抑制或杀死细菌的目的。
或最终产物。
共生与竞争
03
链霉菌在与其他微生物共生或竞争过程中，产生了抗生素作为
防御或攻击手段。
链霉菌在抗生素研发中地位
天然来源
链霉菌是自然界中广泛存在的微生物，是抗生素的天然来源之一 。
药物研发
通过对链霉菌的研究，人们发现了许多具有抗菌活性的化合物， 为抗生素的研发提供了重要线索。
工业生产
链霉菌易于培养且产量高，因此被广泛应用于抗生素的工业生产 中。
链霉菌的研究概况
链霉菌的研究概况海南大学课程论文题目名称：链霉菌的研究概况学院：专业班级：姓名：学号：评阅意见评阅成绩评阅教师：2014年11 月22 日链霉菌的研究概况（工作单位，姓名）摘要链霉菌(Streptomyces)属于链霉菌属，是高等的放线菌。
链霉菌是一类革兰氏阳性细菌，是一种没有细胞核的原核生物,共约1000多种，其中包括和很多不同的种别和变种。
它主要生长在含水量较低、通气较好的土壤中，一些链霉菌也可见于淡水和海洋。
由于许多链霉菌产生抗生素的巨大经济价值和医学意义，对这类放线菌已做了大量研究工作。
研究表明，抗生素主要由放线菌产生，而其中90%又由链霉菌产生，著名的、常用的抗生素如链霉素、土霉素，抗真菌的制霉菌素，抗结核的卡那霉素，能有效防治水稻纹枯的井冈霉素等，都是链霉菌的次生代谢产物。
有的链霉菌能产生一种以上的抗生素，有化学上，它们常常互不相关；可是，从全世界许多不同地区发现的不同种别，却可能产生同抗生素；改变链霉菌的营养，可能导致抗生素性质的改变。
这些菌一般能抵抗自身所产生的抗生素，而对其他链霉菌产生的抗生素可能敏感。
金黄垂直链霉菌作为链霉菌的一种，它能拮抗多种真菌和细菌，且对香蕉枯萎病的防治效果好，因此，该链霉菌在植物病害的生物防治领域广阔的应用前景。
关键词：链霉菌应用发展第一章绪论1.1综述链霉菌有发育良好的分枝菌丝，菌丝无横隔，分化为营养菌丝、气生菌丝、65孢子丝。
营养菌丝又名基内菌丝，色浅，较细，具有吸收营养和排泄代谢废物的功能；气生菌丝是颜色较深，直径较粗的分枝菌丝；气生菌丝成熟分化成孢子丝，孢子丝再形成分生孢子。
孢子丝和孢子的形态、颜色因种而异，是分种的主要识别性状之一。
已报道的有千余种，主要分布于土壤中。
已知放线菌所产抗生素的90%由链霉菌属属产生。
其中链霉菌属的基内菌丝多分枝，常产生各种水溶性或脂溶性色素，本属种数最多，因许多种是抗生素的产生菌而且产生抗生素的种类最多而著名（如链霉素等）。
链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展
文章编号：1001-8689(2020)12-1201-07链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展陈瑞琦1,2,3 梁冬梅1,2,3 刘家亨1,2,3 乔建军1,2,3 财音青格乐1,2,*( 1 天津大学化工学院，天津 300072；2 系统生物工程教育部重点实验室，天津 300072；3 天津化学化工协同创新中心合成生物学平台，天津 300072)摘要 本文以天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor )中黄色色素coelimycin 生物合成调控及开发策略的研究进展为代表，介绍了链霉菌中沉默生物合成基因簇调控激活的新进展，为链霉菌天然产物基因簇的挖掘和新次级代谢产物的发现提供研究思路。
关键词：链霉菌；次级代谢；沉默生物合成基因簇；黄色色素coelimycin ；转录调控中图分类号：R9, Q936 文献标志码：AAdvances in the regulation of Streptomyces silent biosynthetic gene clustersChen Rui-qi 1,2,3, Liang Dong-mei 1,2,3, Liu Jia-heng 1,2,3, Qiao Jian-jun 1,2,3 and Cai-yin Qing-ge-le 1,2(1 School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072; 2 Key Laboratory of Systems Bioengineering ofMinistry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072; 3 Syn Bio Research Platform, Collaborative Innovation Centerof Chemical Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072)Abstract This paper takes the example of theregulation of the coelimycin biosynthesis in Streptomyces coelicolor ，and introduces the advances of activation of silent biosynthetic gene clusters in Streptomyces . It provides research ideas for the activation of Streptomyces natural product gene clusters and the discovery of new secondary metabolites.Key words Streptomyces ; Secondary metabolism; Silent biosynthetic gene clusters; Yellow pigment coelimycin ; Transcriptional regulation收稿日期：2019-12-13基金项目：国家重点研发计划资助项目(No.2017YFD0201400)作者简介：陈瑞琦，女，生于1994年，在读硕士研究生，研究方向为微生物次级代谢产物生物合成，E-mail:**********************通讯作者，E-mail:****************.cn近年来，随着耐药病原体的频繁出现和癌症等疾病发病率的逐年增长，发现和开发新药迫在眉睫。
抗生素生物合成途径及其调控机制的研究
抗生素生物合成途径及其调控机制的研究抗生素是一种用于治疗细菌感染的重要药物。
然而，由于细菌耐药性的加强，以及新型细菌的出现，抗生素的应用日益受到限制。
因此，如何揭示抗生素的生物合成途径及其调控机制是目前研究领域中需要重点关注的问题。
1、抗生素的生物合成途径抗生素的生物合成主要是经过一系列化学反应完成的。
这些反应过程需要消耗大量的能量、原料和特异的酶基因或基因簇，在细胞内组成复杂的反应网络，以产生抗生素分子。
以青霉素为例，其生物合成的过程可大致分为以下几个阶段：（1）前驱物的合成和活化：前驱物包括抗生素的母体分子和不同的载体物，例如酰基辅酶A（acetyl-CoA）或丙酰-CoA等。
这些前驱物需要先通过生物合成途径的前几步化学反应完成活化和合成。
（2）核苷酸底物的拼接: 在此阶段中，脱氧核糖核苷酸和脱氧核酸等底物在酶的催化下拼接成较大的核苷酸底物。
（3）环结构的形成：在这个阶段中，核苷酸底物被氧化和三羟基化，进而形成各种五元环、六元环和环状二十碳化合物，为抗生素的最后生物合成奠定了境地。
（4）侧基的化学修饰：在抗生素分子的生物合成过程中，有些基团需要经过化学修饰过程才能形成最终的抗生素。
例如，青霉素的修饰包括氧化、酰化和甲基化修饰等。
2、抗生素的调控机制抗生素的生物合成不是一件简单的过程，它需要复杂的调控机制来维持抗生素产量的平衡及其质量的稳定。
现在，已经发现了许多影响抗生素生物合成的因素，例如环境适应性和信号转导等。
（1）基因调控：在细菌中，生物合成抗生素的基因通常会聚集在一起，形成一整个基因簇。
这些基因簇受到细菌发育和质体内环境的影响，以及许多转录因子和全局调控因子的调节。
在抗生素的生物合成过程中，这些控制机制会调节基因簇的表达水平，进而影响抗生素的产量。
（2）信号转导：适应性及应答环境中的信号转导是调节抗生素生物合成的重要因素之一。
在细胞内，许多信号分子和信号转导通路可以对基因表达进行调节。
霉菌基因组学的研究与应用
霉菌基因组学的研究与应用随着生物学技术的不断发展，霉菌基因组学已成为生物学领域中备受关注的一个新兴研究方向。
霉菌是一类广泛存在于自然界中的微生物，其中不乏一些重要的工业菌种和医学菌株。
了解霉菌基因组的结构和功能，不仅有助于深入理解微生物的进化和适应机制，也能够为基因工程和药物研究提供有力的支持。
一、霉菌基因组特点和其他生物一样，霉菌的基因组也是由DNA分子构成的。
霉菌的基因组大小和结构不仅受到生物进化的影响，还和其生活环境以及代谢特点有密切关系。
相对于细菌和真核生物，霉菌的基因组大小和复杂度处于中等水平。
一般来讲，霉菌的基因组长度在10-50Mbp之间，其中编码基因数目一般在7000-20000之间。
据目前已经发表的霉菌基因组文章，霉菌基因组具有下列特征：1.基因密度高霉菌的基因密度相对较高，基因间区域较短，编码基因的比例也比较大。
这是由于霉菌的细胞体积较大，需要大量的基因来维持代谢和细胞组织特化等功能。
2.基因重复性高霉菌基因组中存在大量的基因重复序列（如转座子、反转录酶等），这些序列不仅可以影响基因组稳定性，也可以促进基因组的横向转移和重组等过程。
3.基因组结构复杂霉菌基因组中存在丰富的基因家族和浮游基因，其中大多数基因的功能和调控机制仍然不清楚。
基因组中还存在大片的非编码RNA和间隔序列，其生物学意义尚待进一步研究。
4.基因组可塑性高霉菌基因组的可变性较强，包括基因重排、基因重复、突变和重组等现象。
这也是霉菌能够适应不同环境和生存模式的主要原因之一。
二、霉菌基因组的研究方法随着生物学技术的不断发展，现在已经可以通过多种手段对霉菌基因组进行系统的研究。
其中常用的研究方法包括：1.基因测序基因测序是霉菌基因组研究的核心方法之一。
通过测序霉菌基因组的DNA序列，可以快速准确地确定霉菌的基因组大小、基因组结构、基因组变异和基因组演化等信息。
目前可以使用的测序技术包括Sanger测序、第二代测序（如454、Illumina和Solexa）和第三代测序（如PacBio和Oxford Nanopore）等。
链霉菌抗生素生物合成中的细胞色素P450酶
链霉菌抗生素生物合成中的细胞色素P450酶潘丽霞;朱婧;王青艳;杨登峰【摘要】作为酶工程、有机化学和合成生物学领域的研究热点,细胞色素P450酶以其独特的催化特性以及广泛的存在性,吸引了大量研究人员的兴趣.近年来,随着全基因组测序技术、合成生物学和结构生物学的迅猛发展,在抗生素的生物合成过程中P450酶的功能研究得到了进一步解析.同时,细胞色素P450酶的蛋白质改造和新催化反应的研发不断取得新突破.本文就链霉菌属来源的细胞色素P450酶的特点以及最近的研究进展进行了总结与论述.【期刊名称】《中国抗生素杂志》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】7页(P153-159)【关键词】链霉菌;抗生素;生物合成;酶工程;细胞色素P450酶【作者】潘丽霞;朱婧;王青艳;杨登峰【作者单位】广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西海洋天然产物与组合合成生物化学重点实验室,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】R978.1细胞色素P450酶(P450s或者CYPs)是一类依赖于亚铁血红素，催化多种复杂氧化反应的多功能酶。
它广泛地存在于各种生物体内，包括细菌，真菌，哺乳动物以及人体。
之所以得名P450，是由于在催化过程中，其和亚铁血红素相互结合，形成硫醇-亚铁-一氧化碳复合物，该复合物在450nm处具有最大特征吸收波谱[1]。
P450不但在有害异物的脱毒，类固醇的生物合成以及人体的药物代谢中起非常重要的作用[2-3]，而且在天然产物的生物合成中也起到非常关键的作用[4-5]。
微生物抗生素生物合成途径及其机制研究
微生物抗生素生物合成途径及其机制研究抗生素是我们日常生活中必不可少的药物之一，它可以缓解许多细菌感染引发的症状。
而抗生素的主要来源就是来自微生物，如链霉菌、放线菌等。
微生物抗生素生物合成途径及其机制的研究，对于探索生物的多样性及其生命学、生态学和生物制药学等领域的研究具有重要意义。
1. 微生物抗生素的生物合成微生物生产抗生素是为了自我保护而产生的，抗生素生物合成的信号通常是外界环境的变化，例如食物和水的缺乏、气体或温度的变化等。
微生物抗生素生物合成的过程包括：基因表达、酶的合成、代谢产物的合成和转运等四个基本层次。
基因表达：微生物中抗生素的生物合成的调控通常是通过信号传导途径来实现的。
在细胞内，感应信号的接收通常是传递到转录调控子上来调控抗生素基因的表达。
在这些抗生素基因启动子中，存在各种各样的序列，这些序列通过核酸互补配对进行识别，并分别调控抗生素基因的表达。
酶的合成：合成酶是微生物抗生素生物合成的重要组成部分，它们决定了合成路径中的反应类型和速率。
大多数合成酶是将小分子基元转化成更复杂的分子结构，以便最终构建抗生素分子。
代谢产物的合成：抗生素的化学结构通常包括多个不同的分子基元，例如氨基酸、醇和α-酮酸等，这些基元来自于微生物的代谢。
转运：合成完成后，抗生素需要通过转运进入微生物的细胞外环境。
2. 抗生素生物合成途径的机制研究深入了解微生物抗生素生物合成途径的机制，可以帮助我们更好地理解微生物的生存策略，同时也可以为抗生素的生产提供理论基础。
目前，抗生素生物合成途径的机制研究主要分为以下几个方面。
生物合成途径的基因组和代谢组学研究：从基因组学和代谢组学的层面上分析微生物抗生素生物合成途径的基因调控关系和化学反应的代谢通路，可以为抗生素的高效合成和药物的研发提供理论基础。
分析微生物人位与代谢调控交互：人类微生物共生体平衡可以影响微生物生产抗生素的基因表达，同时，微生物代谢产物的变化也会影响人体内抗生素消耗。
微生物发酵工艺在抗生素合成中的应用研究
微生物发酵工艺在抗生素合成中的应用研究概述：抗生素是用于治疗和预防细菌感染的药物。
微生物发酵工艺在抗生素合成中的应用研究已经取得了显著的成果。
通过深入研究微生物的生理特性和合成途径，科学家们成功地利用微生物产生抗生素，提高了抗生素的产量和质量。
本文将对微生物发酵工艺在抗生素合成中的应用进行研究和探讨。
一、微生物发酵工艺在抗生素合成中的作用机制1. 微生物菌株的筛选：微生物菌种的选择是抗生素合成的基础。
科学家们通过对大量微生物进行筛选和分离，最终找到了一些具有高产抗生素能力的菌株。
2. 发酵条件的优化：在微生物合成抗生素的过程中，合适的发酵条件对产量和质量的影响至关重要。
科学家们通过调整温度、pH值、氧气供应等条件，优化了发酵过程，提高了抗生素的产量和纯度。
3. 策略和调控：通过对微生物代谢途径的了解，科学家们可以设计并引入新的策略和调控方法，以提高抗生素的合成效率。
例如，可以通过基因工程技术调节一些关键酶的活性，以增加合成途径中的中间产物和抗生素的积累。
二、微生物发酵工艺在抗生素合成中的具体案例1. 青霉素的生产：青霉素是一种广泛应用于临床的重要抗生素。
通过对青霉菌的发酵工艺的研究，科学家们成功地实现了青霉素的大规模生产。
青霉菌在合适的发酵条件下，能够利用发酵培养基中的碳源、氮源和微量元素等，合成青霉素。
通过对菌株的筛选和发酵条件的优化，已经实现了青霉素的高产。
2. 链霉菌素的合成：链霉菌素是一种广谱抗生素，对细菌和真菌都有抑制作用。
利用链霉菌菌株进行发酵合成链霉菌素已经取得了较好的效果。
通过对链霉菌的生理代谢途径的研究，科学家们确定了链霉菌素的主要合成途径，并根据代谢途径设计了合成策略。
通过发酵工艺的优化，已经实现了链霉菌素的高效合成。
3. 庆大霉素的制备：庆大霉素是一种抗生素，具有抑制多种革兰氏阳性细菌和一些阴性细菌的作用。
科学家们通过对庆大霉菌的研究，成功地实现了庆大霉素的合成。
通过优化发酵条件并引入基因工程技术，提高了庆大霉素的产量和质量。
【LorMe周刊】比较代谢基因组学揭示链霉菌抗生素生产神秘机制
【LorMe周刊】比较代谢基因组学揭示链霉菌抗生素生产神秘机制作者：姚感，南京农业大学博士在读，主要研究链霉菌代谢产物对植物根系微环境的影响。
周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报，每周定期为您奉上学术盛宴！本期周刊为您介绍植物免疫机制的进化论，原文于2021年发表在《PNAS》上。
导读链霉菌基因组中包含大量编码抗生素活性次级代谢产物的生物合成基因簇(BGC)，但在通常条件下其中大部分都不能按照预期进行表达。
为了研究其中的原因，作者借助几株亲缘相近的灰色链霉菌（Streptomyces griseus）进化枝菌株，通过研究其共有活性代谢产物多环内酰胺（Polycyclictetramate macrolactam，PTM）产生能力，得出影响链霉菌表达活性次级代谢产物的原因。
出乎意料的是，除了通常人们了解的影响BGC表达因素，启动子区域的突变和全局调控子影响外，作者表明PTM产量还受到链霉菌内其他次级代谢产物生物合成途径的影响。
同时，研究还强调了比较代谢基因组学是探究活性次级代谢产物表达的有效途径。
灰色链霉菌进化枝比较和揭示PTM隐藏遗传基础的理想模型灰色链霉菌进化枝具有揭示BGC沉默机制的优势。
首先，灰色链霉菌JV180高产PTM化合物，而灰色链霉菌IFO13350的PTM BGC 是沉默的，并且将IFO13350的PTM BGC进行启动子重构后成功在异源宿主中表达相应产物，表明IFO13350的PTM BGC是具备编码功能的。
其次，公共菌株库的灰色链霉菌进化枝菌株（JV251-JV258）基因组测序和JV180、IFO13350等菌株基因组比对显示灰色链霉菌进化枝的PTM BGC是直系同源的。
这些同源的PTM BGC具有相同顺序的生物合成基因（ftdA、ftdB、ftdC、ftdD、ftdE和ftdF），并且紧邻其各自PTM BGC的染色体区域也具有相同的基因含量（图1A）。
最后，研究中灰色链霉菌BGC中编码的PTM酶，具有较高的同一性。
链霉菌的基因组及其抗生素生物合成基因研究
四、产抗链霉菌的基因工程
随着对抗生素生物合成基因以及调控基 因的深入了解，人们已可以在分子水平上改 造链霉菌使它们过量合成抗生素或改造抗生 素的结构获得新功效抗生素。
目前提高产抗链霉菌产抗水平的基因工 程所采用的主要策略与有关基因克隆实例：
已公布的链霉菌的基因组的基本信息见 Table 1：
表
从上表可见，链霉菌的基因组是目前已完成测 序的原核生物基因组中生物信息量较大的基因组之
一， 生物信息量排名第二， 比大肠杆菌 （E. coli K12 4639221bp）的基因组大近一倍；
最大的为Bradyrhizobium japonicum （nt . 9105828bp）。 目前已完成测序94个细菌菌株
一、链霉菌的基因组(Genome)
2002年5月，Bentley S.D.等在英国自然杂志 ［Nature 417:141-147(2002) ］以“Complete genome sequence of the model actinomycete
Streptomyces coelicolor
A3(2)”为题，报道了链霉菌的模式种天蓝色链霉菌
因所控制的竹桃霉素主动外排； （4）改变核糖体靶位，如从卡那霉素产生菌卡
那霉素链霉菌（S．kanamyceticus）中分离得
到的一种诱导性卡那霉素耐药基因，
通过修饰核糖体，调节蛋白质合成，可以赋
子浅青紫链霉菌(S.lividans)、淡紫灰链霉 菌（S．lavendulae）和微小链霉菌 (S.parvulus)卡那霉素耐药性；
迄今有约500个种。它与其它原核生物相比， 链霉菌具有比较复杂的形态结构、生活周期与 遗传特性。其重要特点之一是具有丰富的次级 代谢多样性。
链霉菌素抗生素的生产与合成机制
链霉菌素抗生素的生产与合成机制链霉菌素抗生素是一种广泛应用的抗生素，可用于治疗感染性疾病。
本文将从链霉菌素抗生素的生产和合成机制两个方面进行讨论。
一、链霉菌素抗生素的生产链霉菌素抗生素的主要来源是链霉菌属微生物，包括极耐酸菌及一些变形菌属微生物，这些微生物具有很强的代谢活性和高产能力。
链霉菌素的生产始于育种，经过对产菌株进行筛选、培养、获得菌株及菌种保存等一系列工作后，进入生产工艺中。
链霉菌素抗生素的生产需采用发酵工艺，这个过程需掌握好菌体生长的最适生长条件，包括温度、pH、气体、营养物质等因素的控制。
同时也需要合理的营养条件、发酵方式、发酵罐物质科学组成等等。
链霉菌生长速度相对较慢，需相应延长发酵周期，通常达到10~12天。
生产过程中，需进行不同程度的调控，使菌细胞在不同生长阶段达到最优的代谢状态，以获得最大的菌体和次级代谢产物。
链霉菌素的分离纯化与提纯，也是生产过程中的关键环节。
包括抽提、沉淀、离心等分离步骤，并加入一定的化学试剂对链霉素进行纯化和提纯，提高产品的纯度和质量。
二、链霉菌素抗生素的合成机制链霉菌素属于一种二十肽，由20个氨基酸组成，其中包括4个脯氨酸和3个半胱氨酸等超过10个的非常规氨基酸。
链霉菌素的合成机制是通过多酰基多肽合成机制（PKS）实现的。
这个过程需要多个代酰基转移酶催化作用下，一步步将肽链合成到一起。
首先，链霉菌素的前体酮体轮酸（acyl-CoA）通过合成开环并羟化酶进行二氢杨梅素的合成，在经过前体链的扩展和反向羰基酰基转移（KR），得到一个顺式构象的羟丙氨酰-锌和環氧-锌（AHB）丙氨酰辅酶A。
当AHB丙氨酰被二氢NADPH还原后，就形成丙氨酰-锌。
随后，手性选择性加羰基邀请脱一水分子，连接一个陈旧的羟基丙嘧啶酰辅酶A，这就是库托酸。
因为库托酸来源于酵素代表基因整合，所以它代表了此酶在酶复合体中的位置。
在繁殖出一个库托酰丙二酰-锌后，还原酶将丙酮还原成羟基甲基，以产生巴匹双肽酸辅酶A。
抗生素的生物合成和生理机制
抗生素的生物合成和生理机制随着现代医学的进步，人们对抗生素的使用越来越频繁。
但是，我们了解多少关于抗生素的生物合成和生理机制呢？本文将深入探讨抗生素的生物合成和生理机制，以期加深对抗生素的理解和使用。
一、什么是抗生素？抗生素是一种通常由菌类、真菌或其他微生物产生的化学物质。
抗生素具有抗微生物活性，可用于预防和治疗细菌感染。
人们最早发现抗生素是在20世纪初期，当时，亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）在他的实验室中发现了第一种抗生素——青霉素。
二、抗生素的生物合成抗生素通常由微生物生产，例如链霉素（Streptomycin）是由链霉菌（Streptomyces griseus）合成的，青霉素则是由青霉菌（Penicillium）产生的。
此外，许多真菌中也可以发现具有抗生素活性的化合物，如曲霉素（Cyclosporin）和红霉素（Erythromycin）。
抗生素最初的合成是通过育种和淘汰的方式，而现在则大多数是通过转基因技术进行改良。
这种技术可以使微生物产生更多或更有效的抗生素，以用于防治疾病。
三、抗生素的生理机制抗生素的生理机制主要有两种：杀菌和抑菌。
杀菌剂是一种能够杀死细菌的抗生素，如青霉素、链霉素和头孢菌素等。
抑菌剂则是一种能够抑制细菌和真菌等微生物生长的抗生素，如红霉素、双黄连素和利福平等。
抗生素的作用原理是通过破坏微生物的细胞壁，膜、DNA、RNA或蛋白质等结构组分来实现细菌的杀灭。
杀菌剂一般会与细菌的细胞壁结合，并导致细胞壁的破裂，从而导致细胞崩溃。
抑菌剂则是通过抵制细菌的生长而达到抑菌的效果。
四、抗生素的临床应用抗生素的应用范围非常广泛，可以用于控制和治疗多种细菌感染。
例如，青霉素可以用于治疗肺炎、中耳炎和皮肤感染等；头孢菌素则可以治疗腹泻和泌尿道感染等疾病。
在使用抗生素时，我们需要注意以下几点：首先，抗生素只对细菌感染有效，在治疗病毒感染时是无效的。
其次，抗生素并不是万能药，不同的抗生素对不同的细菌有不同的抗菌效果。
4-1.链霉菌的分子生物学
基因克隆 Gene Clone
“克隆”一词最早来源于来源于拉丁语，指的是无性繁殖。 在当今生命科学的各个领域， “克隆”一词被广泛地使 用。它不仅在词义上有名词和动词之分，而且在不同的学 科之间和不同的的研究层次上也有不同的含义。
在多细胞的高等个体水平上，例如植物与动物，人
们用克隆表示由具有相同基因型的同一物种 的两个 或多个个体组成的群体。例如，从同一受精卵分 裂而来的单卵双生子（monozygotic twins)便是属于 同一克隆。
重组质粒 转化 原生质体
筛选 30，000 多菌落，从中找到一株具 有抗菌活性的转化子 PE15-1。
PE15-1
发酵 产物分析（HPLC）
提取质粒
.
（二）. 克隆抗生素生物合成基因簇的策略
1. 克隆到标准宿主 （如变青 链霉菌） 然后检测单个基 因产物 2．产生菌阻断变株的互补 杀假丝菌素（对-氨基苯甲酸合 成酶） 放线菌素（苯氧连氮合成酶） 放线紫红素 克拉维酸 链霉素 3． 抗生素生产菌株突变克隆 4．先克隆抗性基因，然后再 探测与其连锁的其它基因 次甲霉素 土霉素 红霉素 嘌呤霉素 素产生菌中 7． 利用一种已克隆的基因片 段，探测其它菌基因库 中的同源基因 头霉素（Cephamycin） 次甲霉素 榴霉素 泰洛星（Tylosin） 抗生链霉菌 IMRU 3720 天蓝色链霉菌 A3（2） 棒状链霉菌 A TCC27064 灰色链霉菌 A TCC10137 天蓝色链霉菌 A3（2） 龟裂链霉菌 红色链霉菌 NRRL2338 白黑链霉菌 A TCC12461 弗氏链霉菌 （S.fradiae） S.Cattleya NRRL8057 天蓝色链霉菌 A3（2） 紫红链霉菌 （S.violaceoruber TU22） 灰色链霉菌 IMRU 5370
2-脱氧链霉胺类抗生素生物合成基因的研究进展
自 １４ 年人类发现链霉素以来 ， ９４ 陆续报道 了数千 种 天 然 及 半 合 成 氨 基 糖 苷 类 抗 生 素 （ｍｎｇ ｃｓ ｅ ａ ｉｏｌ ｏｉ — ｙ ｄ ａ ｉ ｃｃｔ ｓＡ Ａ ｓ。 ｍｎ ｙｌｏ ， ｍ ｃ）该类 抗生素抗菌谱广 ， ｏ ｉｌ 对革兰
阳性 菌 、 兰 阴性 菌 、 分 分枝 杆 菌 有效 ， 革 部 尤其 对 需 氧 的革 兰 阴性 杆 菌有 较 强 的活性 ｕ， 泛用 于治 疗 结 核 １广 分枝 杆菌 及 铜绿 假单 胞 菌 感染 ， 特别 是 对 大 面积 烧伤 后 引发 的重 度感 染有 良好 的杀 菌 效 果 。 氨基 糖 苷 类抗 生 素 的杀菌 机制 为抗生 素分 子 与细 菌核糖 体 ３ Ｓ亚基 ０ 上 的 Ａ位 点 结 合 ， 一 些 非 配对 ｔＮ 使 Ｒ Ａ结 合 到 ｍＲ Ａ Ｎ 上， 降低 翻译 过 程 中的 精确 性 ， 而 抑 制 蛋 白质 合成 ， 从 达 到 杀 菌 目的 。 期 研 究 表 明 此 类 抗 生 素 具 有 潜 近 在 的 抗 病 毒 活 性 ， 新 霉 素 具 有 抗 ＨＩ 活 性 】庆 如 Ｖ ， 大 霉 素偶 联 物 也具 有 抗 病毒 特 性 Ｈ。 找具 有 抗 ＨＶ １寻 Ｉ 活性 的氨基糖 苷类 抗生 素或 类似 物 也是 研究 的热 门 领
ｌ—ｍｐ ｒａ ｔ ｇ ｏ ｐ ｏ ａ ｔｂ ｏ ｉｓ Ｒｅ ｅ ｔｙ ｇ ｅ ｔ ｐ ｏ ｒ ｓ ｈ ｓ ｂ ｅ ｏ ｔ ｉ ｄ ｉ ｔ ｅ ｍｏｅ ｕ ａ ｌｖ ｌ ｆ ｙｉ ｏｔ ｒｕ ｓ ｆ ｎｉｉｔ ． ｎ ｃ ｃ ｎ ｌ ｒ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ａ ｅ ｎ ｂ ａｎｅ ｎ ｈ ｌｃ ｌｒ ｅ ｅ ｏ ２ ＤＯＳ ｃ ｎ ａｎ ｎ ｔｂ ｏ ｉｓ ｓ ｎｈｅ ｉ．Ｓ ａ ， ｐ ｒｉ ｌｂｏ ｙ ｈｅ ｉ ｅ ｅ ｃｕｓｅ ｓ ｆｒ ｂ ｔｒ ｓｎ， ｔｂ ａ ｃｎ， ｋ ａ ｃｎ ・ — ｏ ｔ ｉｉ ｇ ａ ｉ ｉ ｔｃ ｙ ｔ ｓｓ ｏ ｆ ｒ ａ ｔａ ｉｓ ｎｔ ｓｓ ｇ ｎ ｌ ｔ ｒ ｏ ｕ ｉｏ ｉ ｎ ｏ ｒ ｍｙ ｉ ｎ ａ ｍｙ ｉ ａ ｄ ｇ ｎ ａ ｃｎ ｈ ｖ ｅ ｎ ｉ ｅ ｔ ｉｄ， ａ ｈｅ ｆ ｎ ｔｏ ｓ ｏ ｏ ｅ ｅ ｅ ｒ ２－ ｎ ｅ ｔ ｍｉｉ ａ ｅ ｂ ｅ ｄ ｎ ｉ ｅ ｆ ｎｄ ｔ ｕ ｃｉ ｎ ｆｓ ｍｅ ｋ ｙ ｇ ｎ ｓ ｆ ＤＯＳ ｓ ｎ ｅ ｉ ｒ ｏ ｆｒ ｄ．Ｔｈ ｏ ｙ ｔ ｓｓ ｗｅ ｅ ｃ ｎ ｍｅ ｈ ｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｉ ｓ ｎ ｈ ｔ ｅ ｅ ｆ２－ ｅ ｘ ｓｒ ｐ ａ ｎ ・ ｏ ｔ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｇ ｙ ｏ＇ ｅ ａ ｔｂ ｏ ｉｓ ｉ ｅ ｉ ｗｅ ． ｒ ｇ ｓ ｆｂ ｏ ｙ ｔ ｅ ｉ ｇ ｎ ｓｏ ｄ ｏ ｙ ｔｅ ｔｍｉ ｅ ｃ ｎ ａｎｉ ｍｉｏ ｌｃ ｓｄ ｉ ｉ ｔ ｓｒ ｖｅ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｃ ＫＥＹ ＯＲＤＳ Ｗ Ｓ ｒｐ ｏ ｃ ｓ ｔｅ ｔ ｍｙ ｅ ； ２－ ｅ ｘ ｓｒ ｐ ａ ｎ ｄ ｏ ｙ ｔｅ ｔｍｉ ｅ； Ｇｅ ｅ ｃ ｕ ｔｒ ｎ ｌ ｓｅ ； Ｂｉｓ ｎ ｈ ｔ ｅ ｏ ｙ ｔ ｅｉ ｇ ｎｅ ｃ
霉菌分子生物学及其在生物治疗中的应用研究
霉菌分子生物学及其在生物治疗中的应用研究霉菌是一种广泛分布于自然界中的真菌，常见于植物、土壤、水体、空气等环境中，是一类非常重要的微生物。
在医学和生物治疗领域，霉菌分子生物学及其在生物治疗中的应用研究日益受到重视。
一、霉菌分子生物学的研究进展随着分子生物学研究技术的不断发展和应用，我们对霉菌分子生物学的研究也取得了较大的进展。
霉菌分子生物学研究主要涉及基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等各个方面。
1. 基因组学基因是生物体内控制遗传性状的最小单位，即是编码蛋白质和RNA的DNA序列。
基因组学研究通过研究整个基因组的基因序列和基因注释信息，可以为其他分子生物学研究提供重要信息。
目前，已有许多霉菌的基因组序列被测定，如青霉菌、毒霉菌等。
基因组学研究不仅有利于我们了解霉菌基因在生命活动中的重要作用，还可以为科学家提供大量的基因信息以应用于生物治疗。
2. 转录组学转录组是指一个生物在特定时间和环境条件下所有mRNA的总和，它是基因表达的基础。
转录组学研究可以深入了解霉菌的基因调控、信号传导和代谢调控等方面。
现在，分子生物学方法已经能够快速地获得霉菌全转录组数据，以便更好地了解霉菌的生物学特征和代谢途径，利于研究它们对宿主的生物学影响。
3. 蛋白质组学蛋白质组学研究可以从全面角度分析霉菌细胞内所有蛋白质的性质和相互作用，为了解蛋白质结构和代谢途径、寻找重要的诊断标志和治疗靶点等方面提供基础。
目前，蛋白质组学的技术已经发展成熟，我们已经能够进行全蛋白质组水平的分析，包括蛋白质的结构、功能和转运、分解方式等方面，同时也可以分析各种免疫反应和疾病的认识、诊断和治疗。
蛋白质分析工具已经广泛应用于许多研究和临床领域。
4. 代谢组学代谢组学是应用分子生物学技术研究生物体内代谢通路和谷物代表性物质的全貌，它是代谢组学的分支。
目前，代谢组学在医学和生物治疗领域得到了广泛的应用，例如，可以对药物的副作用和药物对蛋白质和代谢途径的影响进行研究，来指导药物治疗的优化。
利用基因组发掘技术指导链霉菌SH-62中活性天然产物的分离及鉴定
利用基因组发掘技术指导链霉菌SH-62中活性天然产物的分离及鉴定鲁洲;周俊;何璟【摘要】There were at least 37 gene clusters for biosynthesis of secondary metabolites which were found in the genome of Streptomyces. sp. SH-62 by bioinformatics analyses. Besides 4 of them were highly homologous with the well-known biosyn-thetic gene clusters of enterocin, hygromycin A, nigericin and geldanamycin, respectively, biological functions of others had not been reported yet. Production of enterocin, hygromycin A and nigericin was detected by high-resolution LC-MS analyses of the Streptomyces. sp. SH-62 fermentation products in different media. It demonstrated that the genome mining strategy is feasible to direct detection and identification of metabolites.%通过生物信息学分析,利用基因组发掘技术发现链霉菌SH-62基因组中至少含有37个次级代谢产物的生物合成基因簇,除了有4个基因簇分别与已知的肠道菌素、潮霉素A、尼日利亚菌素和格尔德霉素的生物合成基因簇具有高度同源性以外,其他基因簇的功能鲜见报道.在不同发酵培养基上培养链霉菌SH-62,利用高分辨率的LC-MS对发酵产物进行分析,发现链霉菌SH-62确实能够产生肠道菌素、潮霉素A和尼日利亚菌素,从而证明了基因组发掘策略确实能够指导代谢产物的分离及鉴定.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2016(055)007【总页数】5页(P1847-1851)【关键词】链霉菌SH-62;基因组发掘;生物合成基因簇;天然产物【作者】鲁洲;周俊;何璟【作者单位】华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉 430070;华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉 430070;华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】Q939.9链霉菌是主要的抗生素产生菌，它所产生的抗生素约占已知抗生素的56%。
链霉菌及其主要抗生素ppt课件
2.四环霉素类抗生素：这类抗生素是由四个乙酸及丙 二酸缩合环化而形成，可以抑制病原菌核糖体蛋白， 如四环霉素。
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3. 核酸类抗生素：这类抗生素含有核酸类似物的衍 生物，作用于病原菌的去氧核糖核酸合成系统，抑 制其前驱物或酵素的合成，如保米霉素。 4.大环内酯类抗生素：它是由 12 个以上的碳原子 组成，且形成环状结构，通常可和细菌的 50 核糖体 亚基结合，以阻断蛋白质的合成，如红霉素。
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为什么青霉素等药物在使用前要作皮试？ 有些药品如青霉素、链霉素、头孢菌素，维生素、碘、 局麻药、免疫调节剂、生物药品（酶、抗毒素、类毒素、血 清、菌苗、疫苗）等在给药后极易引起过敏反应，甚至出现 过敏性休克，为安全起见，需在注射给药前进行皮肤敏感试 验，皮试后观察15—20分钟以确定阳性或阴性反应。 尤其是青霉素极易引起过敏反应，轻者可见发热及皮疹， 重者则见渗出性多形红斑、剥脱性皮炎并可伴高热及全身中 毒症状，最可怕莫过于过敏性休克，抢救不及时可导致死亡。 因此医生和患者都应该了解是不是过敏体质和有没有药物过 敏史。可能许多人对这些都不清楚，所以，用青霉素等前都 必须作皮试，皮试有阳性反应的不能用青霉性。当然，皮试 只能反映大部分患者情况，极少数人虽然皮试为阴性，但也 可能会发生过敏反应。
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链霉菌的应用远远不止这些，现阶段除 了要继续进行最基本的药性应用以外，我们 还应当从其 基因方面着想，后基因组时代的 功能基因组研究使人类深入了解链霉菌家族 的基因组信息和次级代 谢途径。运用组合生 物合成手段，有针对性的改造基因，修饰酶 结构，优化抗生素合成途径，对链霉菌进行 更合理高效的遗传操作，为提高具有重要价 值的天然代谢物产量和获得新代谢物创造更 为 有利的条件。
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2.改造代谢途径，获得新的代谢产物
棒曲霉素合成机制
棒曲霉素合成机制
棒曲霉素（Streptomycin）是一种抗生素，主要用于治疗结核病和其他一些细菌感染。
它是由链霉菌（Streptomyces）属细菌产生的。
棒曲霉素的合成机制如下：
1. 链霉菌通过其基因组中的酶编码产生一系列的酶，这些酶将引导后续的合成步骤。
2. 首先，链霉菌合成氨基糖苷核苷二磷酸（aminoglycoside nucleotidyltransferase），这是棒曲霉素的前体。
3. 酶接下来催化核苷二磷酸与半胱氨酸（Cysteine）的缩合反应，形成核苷半胱酸（Nucleoside pro-S-thiolation）。
4. 氨基糖苷糖基化酶（aminoglycoside glycosyltransferase）催化核苷半胱酸与额外的糖基（如葡糖、甘露糖、久保糖等）的缩合反应，形成氨基糖苷糖苷二磷酸（aminoglycoside nucleotidylglycosylation）。
这些额外的糖基决定了棒曲霉素的结构和生物活性。
5. 最后，链霉菌中的修饰酶（modifier enzymes）催化一系列修饰反应，例如甲基化和O-乙酰化等，以产生最终的成品棒曲霉素。
总的来说，棒曲霉素的合成机制包括核苷二磷酸缩合、糖基化和修饰等多个步骤。
这些步骤依赖于链霉菌中的一系列酶的催化作用，最终产生出具有抗生素活性的棒曲霉素。
链霉菌次级代谢产物生物合成基因簇异源表达研究进展
链霉菌次级代谢产物生物合成基因簇异源表达研究进展王苗;王倩【期刊名称】《贵州医药》【年(卷),期】2018(042)007【总页数】3页(P803-805)【关键词】链霉菌;次级代谢产物;异源表达;生物合成【作者】王苗;王倩【作者单位】遵义医学院/贵州省微生物资源及药物开发特色重点实验室,贵州遵义563003;遵义医学院/贵州省微生物资源及药物开发特色重点实验室,贵州遵义563003【正文语种】中文【中图分类】R394天然活性物质的合成、调控和抗性基因都是成簇的排列在微生物基因组内，通过基因工程等技术，将目的基因转移至不同的宿主菌内异源表达，不仅能够激活沉默基因簇，且可将异源表达体系作为一个非常有用的工具，通过生物合成或组合生物合成的方法生产出更多结构新颖且功能独特的实用天然产物或其衍生物[1-2]。
本文针对近年来在链霉菌体内次级代谢产物生物合成基因簇的异源表达研究进展进行综述，着重介绍了链霉菌次级代谢产物非核糖体肽酶(NRPSs) 、聚酮合酶(PKSs)和杂合NRPS/PKSs基因簇异源表达研究的方法及研究过程中需解决的问题，进而对近些年异源表达天然产物的新研究思路进行汇总及展望，以期为新药的研发及合成药的高效表达提供良好的来源和途径。
1 微生物异源表达体系功能介绍及应用近年来，微生物来源基因簇异源表达的研究逐步成为医药、生物和化学界长期的研究内容。
随着对微生物基因簇研究的深入，特别是一些不可培养微生物基因或沉默基因的激活表达研究，技术水平上迫切需要强大的功能齐全的异源表达体系来生产这些化合物，从而获得更多结构新颖且功能独特的实用新型活性物质 [3-4]。
将整个或部分抗生素的基因簇插入与其原始产生菌不同源的适宜宿主菌内表达，使其产生该抗生素完整结构或部分结构的过程，主要策略包括：生物信息学预测、克隆基因簇、修饰基因簇、转移基因簇、功能性表达基因、比较分析代谢产物图谱等，这种研究手段称为异源表达,生产这些活性化合物即建立基因簇异源表达体系 [5]。
一株产恩拉霉素的暗黑微绿链霉菌及其合成基因簇的研究的开题报告
一株产恩拉霉素的暗黑微绿链霉菌及其合成基因簇的研究的开题报告题目：一株产恩拉霉素的暗黑微绿链霉菌及其合成基因簇的研究背景：恩拉霉素（Enramycin）是一种具有广谱抗生素活性的多肽类抗生素，广泛应用于畜禽养殖业中预防和治疗肠道细菌感染。
目前市售的恩拉霉素主要来自于球形铵菌和金黄色葡萄球菌等。
然而，由于这些菌种易于产生耐药性，加之恩拉霉素表现出的独特构型和抗生素活性，在研究和应用中仍存在很多问题。
因此，探索新的产恩拉霉素的菌株和新型恩拉霉素的合成途径具有重要的科学意义和应用前景。
本研究将探索一株产恩拉霉素的暗黑微绿链霉菌（Streptomyces viridochromogenes），通过基因组测序和生物信息学分析，寻找其恩拉霉素合成基因簇和相关代谢途径。
同时，对此菌株进行培养条件优化和抗生素发酵工艺改进，研究其生产恩拉霉素的产量和质量特征。
研究内容：1. 暗黑微绿链霉菌的菌株鉴定和筛选2. 基因组测序和生物信息学分析：分析暗黑微绿链霉菌的基因组序列，确定恩拉霉素合成相关基因簇和代谢途径3. 培养条件优化：研究培养基成分、培养条件、控制生物发酵过程中的环境因素等因素对恩拉霉素产量和质量的影响4. 抗生素发酵工艺改进：采用台盼康发酵罐等装置，控制恩拉霉素的含量和活性及原位分离恩拉霉素多肽的转化过程5. 恩拉霉素质量特征分析：采用核磁共振、红外光谱及超高效液相色谱等手段对恩拉霉素进行质量特征分析，并与市场上的恩拉霉素产品进行比较分析。
意义：本研究将为寻找新产恩拉霉素菌株和新型恩拉霉素的合成途径提供新思路和方法。
同时，优化恩拉霉素发酵工艺，提高抗生素产量和质量，将有助于解决目前畜禽养殖业中抗生素滥用和耐药问题。
此外，本研究对于探究细菌抗生素生物合成及其应用也具有重要的科学价值和社会意义。
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2、 抗生素耐药基因的抗抗生素种类（选择性） 与其位置有关。抗生素耐药基因对抗生素的选 择性不同，其中具有较强的抗生素选择性耐药 基因往往与抗生素合成基因成簇存在，而表达 多种抗生素耐药性的基因则不与抗生素合成基 因成簇存在。
如始旋链霉菌（S．pristinaespiralis）能够合
成链阳菌素类抗生素原霉素（Pristinamycin），它 是两种结构不同的分子的混合物，即原霉素Ⅰ（环形 十六肽）和原霉素Ⅱ（多不饱和大环内酯）。从始旋
这一研究计划共有44位学者参与完成，涉及 四个单位。主要完成单位是 Wellcome Trust Sanger Institute, Hinxton, Cambridge，UK .， 世界著名的链霉菌遗传学学者D.A.Hopwood 及 他所在的John Innes Center(Norwich,UK)也参 与了研究，
参与研究的还有 Department of chemistry, University of Warwich, Coventry,UK.，
我国台湾的 Institute of Genetics, National Yang-Ming University 也有一位学 者（C.W.Chen）参与了这一计划的研究工作 ［1］。
紧密成簇排列。请见下图与表：
Gene 203： 1–9
链霉菌抗生素生物合成相关基因在染色体或质粒 上成簇排列的特性，为我们研究这些基因的结构、调 控表达与进行基因克隆提供了方便。但是也带来了一 些问题，例如其中某一个基因一旦发生突变，有时往 往要影响到邻近基因的调控表达效率甚至关闭表达。 这也可能是导致抗生素生产菌株常常表现出生产性能 不稳定、效价达到一定水平后，进一步提高其发酵效 价就十分艰难的重要原因之一。
链霉菌的基因组 及其抗生素生物合成基因研究
吴雪昌 浙江大学遗传学研究所 Institute of Genetics Zhejiang University
一、链霉菌的基因组(Genome)
2002年5月，Bentley S.D.等在英国自然杂志 ［Nature 417:141-147(2002) ］以“Complete genome sequence of the model actinomycete
三、链霉菌抗生素抗性（耐药）基因 （Antibiotic resistance gene）
抗生素普遍存在于环境中（尤其是土壤 环境中），对细菌的生存造成了压力。在长期 的进化过程中，抗生素耐药基因在细菌中已经 普遍存在，这是自然选择的结果。在非抗生素 产生菌中，抗生素耐药基因的表达主要是为了 应对环境的抗生素压力。
产抗菌株存在抗性基因，这不难理解。 研究发现，产抗菌株不仅存在抗性基因， 而且抗性基因还参与了抗生素的生物合成 与调控，以确保抗生素耐药性的及时表达， 从而免受自身抗生素的伤害。研究还发现， 产抗菌株的抗性水平与该菌株自身的产抗 水平呈正相关。
这就使研究者们很快设想到，提高产抗菌株 存在的耐药水平，就会提高菌株的产抗生素水平。 因此，对产抗菌株的抗性基因的结构、表达调控研 究，在理论与工农医实践上均有重要的意义而成为 研究热点之一。
到目前为止，已揭示了一些基本规律， 也开展了有一定成效的应用研究。
1、在产抗生素的链霉菌中，耐药基因一般与抗 生素合成基因紧密连锁，而大部分抗生素合成基因簇 位于染色体DNA上。因而与合成基因连锁的耐药基 因也存在于染色体DNA上。到目前为止所发现的抗 生素合成基因簇中只有位于SCP1质粒上的次甲霉素 基因簇是一个例外，抗生素耐药基因可以脱离抗生素 合成基因簇而单独存在于质粒上，随质粒一起转移和 扩散。
的生物合成基因位于SCP（1）质粒上。
链霉菌抗生素生物合成相关基因在染色体 或质粒上往往成簇排列, 构成基因簇（Gene cluster）。包括抗生素的生物合成基因、耐 药基因、转运基因和调节基因，而耐药、转运 与调节基因三者大多与抗生素生物合成基因紧 密连锁并存在一种协同调节机制。
例如目前用于治疗急性白血病 (Leukemia)与淋巴瘤(Lymphomas)有良好 疗效的阿克拉霉素（Aclacinomycin），它 是由Streptomyces galilaeus 合成的聚酮类 化合物，其合成酶的生物合成涉及13个基因，
已公布的链霉菌的基因组的基本信息见 Table 1：
表
从上表可见，链霉菌的基因组是目前已完成测 序的原核生物基因组中生物信息量较大的基因组之
一， 生物信息量排名第二， 比大肠杆菌 （E. coli K12 4639221bp）的基因组大近一倍；
最大的为Bradyrhizobium japonicum （nt . 9105828bp）。 目前已完成测序94个细菌菌株
而对某些产抗生素链霉菌而言，除了受到 环境中的抗生素压力外，还首当其冲地受到自 身所产生的抗生素的更强的压力，在长期的进 化中，这些链霉菌也被认为是通过自然选择积 累了相应的抗生素耐药基因和调节基因，以保 护自身免受这些高浓度的致命代谢物的伤害。 而这些基因又被认为是病原细菌获得性耐药因 子的最初来源。
Streptomyces coelicolor
A3(2)”为题，报道了链霉菌的模式种天蓝色链霉菌
（Streptomyces coelicolor） A3(2)菌株的基因
组全序列研究结果。
这为链霉菌的后基因组研究奠定了基础。 它将有力地推动链霉菌抗生素生物合成基因的 结构、功能与表达调控的研究，从而将加速通 过基因工程构建高产抗生素工业菌株的研究进 程。
（涉及51个细菌属）。链霉菌基因组见下图：
二、链霉菌抗生素生物合成相关基因簇
研究已知，链霉菌抗生素生物合成相关基因在 链霉菌细胞中有两种存在方式：一是大多数抗生素其 生物合成基因存在于染色体上。二是少数抗生素的生 物合成基因存在于游离状态的质粒上，如天蓝色链霉 菌3（2）菌株中的次甲霉素（Methylenomycin）