代谢物组分析利迪链菌素生物合成代谢转变.pdfVIP

亿 与 生 物 互程 2008，VoI．25N0．II 囱 Chemistry Bioengineering 代谢物组分析利迪链菌素生物合成代谢转变 李 良智 ，李小林。，咸 漠 (1．中国科学院青 岛生物能源与过程研究所，山东 青 岛266071；2．北京 出入境检验检疫局，北京 100026) 摘 要 ：为进一步 明确利迪链菌素生物合成 时从初级代谢到次级代谢的转变 ，运用 ESI—MS和 PCA分析 ，对利迪链 霉菌As4．2501生产利迪链菌素不 同发酵阶段 的细胞 内外代谢物进行代谢物组研究。结果表 明，利用代谢物组学的方 法能区分开不 同发酵阶段 的代谢产物 ，特别是根据第三主成分 (PC3)可 明显将细胞进入次级代谢与初级代谢阶段 区分 开 ，结合文献和 MS／MS分析 ，推 断代谢转变过程 的生物标志物主要源于磷脂和蛋 白类化合物 。 关键词 ：代谢物组 ；利迪链菌素 ；代谢转变；生物标志物 中图分类号 ：TQ033 Q591 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672—5425(2008)11一o039—05 作为次级代谢产物的抗生素生物合成时菌体是如 RNA聚合酶的独特机理和结构基础为进一步开发具 何 由初级代谢过渡到次级代谢 ，以及代谢转变过程 中 有新型功能的抗生素提供 了新的思路口¨。作者在此 细胞 内外代谢物的变化等一直是许多研究者关注的问 运用直接进样 电喷雾离子化质谱对利迪链霉菌 AS 题。20世纪 9O年代中期发展起来 的代谢物组学是一 4．2501生产利迪链菌素时不 同发酵阶段的细胞 内外 门对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性 代谢物进行定性分析，结合代谢物组学 中常用 的数据 和定量分析的新学科 j。运用代谢物组学技术不但可 处理方法——主成分分析法 (PCA)对不 同阶段的发酵 定量细胞的代谢 ，弄清代谢 网络 中各种复杂 的相互作 样品进行 区分 ，并进一步根据文献报道和 MS／MS数 用 ，了解内、外环境对细胞的生理效应 ，甚至可 以发现 据分析利迪链菌素生物合成时初级代谢到次级代谢转 新 的代谢途径 ，从而促进代谢工程的研究，提高细胞系 变过程的可能生物标志物 ，以期为更精确地分析代谢 统的生产能力[2]。近年来 ，代谢物组数据不断应用于 网络结构 、更合理地调整代谢调控策略以促进利迪链 不同领域 ，如运用脉冲反应实验定量细胞 内代谢动力 菌素的生产提供理性的指导 。 学_3]、定性研究功能基因组_6以及细胞生理学等_7J， 1 实验 但 尚未有文献报道采用代谢物组学的方法研究抗生素 生物合成时初级代谢到次级代谢 的转变 。 1．1 菌株 另一方面，目前高通量的质谱分析技术可同时鉴定 利迪链霉菌 (Streptomyceslydicus)AS4．2501 和分析大量的代谢物 ，且具有选择性高、灵敏度广泛和 从土壤中分离得到，经中科 院微生物研究所菌种保藏 需求样品量少等特点。其中直接进样 电喷雾离子化质 中心鉴定 ，在冰箱 中固体斜面保藏。 谱(DIES卜MS)可用于描述微生物细胞培养萃取物，磷 1．2 培养基 脂、代谢物、蛋白质等都可在小量样品中测定。运用直 种子培养基 (g ·L )：葡萄糖 5，可溶性淀粉 20， 接进样质谱分析啤酒酵母野生型菌株和基因敲除突变 蛋 白胨 2，K2HPO 0．5，MgSO ·7H2O 0．5，NaC1 株的代谢指纹图谱，可以明确酵母的基因功能并将野生 0．5，自来水 1000mL，pH值 6．0，121℃灭菌 15min。 型和突变株区分开r8]。此外，在临床应用方面，直接进