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中国抗生素杂志 2023年第6期48卷 601-609页

作者：赫卫清吴小林中国医学科学院医药生物技术研究所北京100021 成都大学成都610106

在中国抗生素领域,有位耄耋之年的学者,为我国抗生素事业默默坚守六十余年,她就是中国第一代生物工程学探路人,国际首位人工合成生物抗菌素药物发明者--王以光教授。

关键词：生物工程学抗菌素药物人工合成抗生素发明者事业

吸水链霉菌17997格尔德霉素部分生物合成基因簇的克隆和分析

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生物工程学报 2006年第6期22卷 902-906页

作者：赫卫清王以光中国医学科学院/中国协和医科大学医药生物技术研究所北京100050

吸水链霉菌17997(Streptomyceshy groscopicus17997)是我所从中国云南土壤中分离到的格尔德霉素(geldanamycin,GDM)产生菌,GDM具有良好的抗肿瘤和抗病毒活性,但其肝毒性和水溶性差的缺点限制了其在临床上的应用。为了实现对GDM结构的生... 详细信息

吸水链霉菌17997(Streptomyceshy groscopicus17997)是我所从中国云南土壤中分离到的格尔德霉素(geldanamycin,GDM)产生菌,GDM具有良好的抗肿瘤和抗病毒活性,但其肝毒性和水溶性差的缺点限制了其在临床上的应用。为了实现对GDM结构的生物学改造,首先要获得GDM的生物合成基因。根据GDM后修饰基因——氨甲酰基转移酶基因(gdmN)的保守序列筛选S.hygroscopicus17997的柯斯质粒基因组文库,共获得6个阳性克隆,选择CT-4阳性柯斯质粒进行亚克隆和测序,又通过PCR延伸的方法获得了与CT4连锁的将近5kb的外源序列,共获得28.356kb的外源DNA序列,其中包含了13个可能阅读框架,通过同源比较证实该序列与S.hygroscopicusNRRL3602中的GDM生物合成基因有很高的同源性。为进一步研究GDM生物合成基因的功能,并通过组合生物学的方法改造GDM的结构奠定了基础。

关键词：吸水链霉菌17997 格尔德霉素(geldanamycin,GDM) 氨甲酰基转移酶基因生物合成基因簇

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大环内酯类抗生素代谢工程的研究进展

生物工程学报 2021年第5期37卷 1737-1747页

作者：郝天怡赫卫清中国医学科学院医药生物技术研究所国家卫生健康委员会抗生素生物工程重点实验室北京100050

14-16元环的大环内酯类抗生素(Macrolide antibiotics,MA)是临床上重要的抗感染药物。随着细菌耐药性的不断增加,迫切需要研发出新型MA来应对耐药菌。通过MA与核糖体靶点的相互作用可以指导MA的定向优化,结合快速发展的代谢工程方法可... 详细信息

14-16元环的大环内酯类抗生素(Macrolide antibiotics,MA)是临床上重要的抗感染药物。随着细菌耐药性的不断增加,迫切需要研发出新型MA来应对耐药菌。通过MA与核糖体靶点的相互作用可以指导MA的定向优化,结合快速发展的代谢工程方法可以高效获得所需的MA衍生物。近30年来,代谢工程在改造MA的生物合成获得新衍生物以及在提高其产量方面显示出巨大优势,这些代谢工程的方法包括改造聚酮合酶(Polyketide synthase,PKS)结构域和PKS后修饰酶以及组合生物合成等。另外,文中还对16元环大环内酯类新药可利霉素的研制过程、抗菌活性以及利用代谢工程优化其产生菌进行了详细介绍。

关键词：大环内酯类抗生素代谢工程可利霉素聚酮合酶合成生物学

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可利霉素体外抗结肠癌活性的研究

药物分析杂志 2022年第7期42卷 1142-1152页

作者：刘娟娟戴剑漉高晓杰赫卫清中国医学科学院北京协和医学院医药生物技术研究所卫健委抗生素生物工程重点实验室北京100050 中国医学科学院北京协和医学院、药物合成生物学重点实验室北京100050

目的:评价可利霉素(carrimycin, CAM)及其单组分异戊酰螺旋霉素Ⅰ(isovalerylspiramycinⅠ, ISPⅠ)对结肠癌细胞的抑制作用,初步探讨其抗肿瘤的作用机制。方法:选择结肠癌细胞系LoVo,评价CAM及其单组分ISPⅠ与螺旋霉素(spiramycin, SP)... 详细信息

目的:评价可利霉素(carrimycin, CAM)及其单组分异戊酰螺旋霉素Ⅰ(isovalerylspiramycinⅠ, ISPⅠ)对结肠癌细胞的抑制作用,初步探讨其抗肿瘤的作用机制。方法:选择结肠癌细胞系LoVo,评价CAM及其单组分ISPⅠ与螺旋霉素(spiramycin, SP)及其单组分螺旋霉素Ⅰ(spiramycinⅠ, SPⅠ)的抗肿瘤活性,采用CCK-8试剂盒检测对细胞增殖的影响;采用克隆形成实验分析对细胞克隆形成能力的影响;采用流式细胞术分析对细胞凋亡的影响;采用划痕实验检测对细胞迁移能力的影响。通过转录组分析CAM、ISPⅠ发挥抗肿瘤活性可能作用的信号通路。结果:CAM及其单组分ISPⅠ可以有效抑制结肠癌细胞的增殖、克隆形成,能促使细胞凋亡比例增加,但对细胞迁移能力影响不明显;在给药6 h和9 h后,CAM及其单组分ISPⅠ在细胞内的相对含量高于SP及其单组分SPⅠ;转录组测序分析发现CAM及ISPⅠ可能作用于细胞粘附相关信号通路和PI3K/Akt信号通路。结论:CAM及其单组分ISPⅠ具有体外抗结肠癌活性,且优于SP及其单组分SPⅠ,这可能与其更好的细胞穿透性相关,CAM及ISPⅠ的抗结肠癌活性可能是通过作用于细胞粘附相关信号通路和PI3K/Akt信号通路而发挥的,这为进一步研究CAM及其单组分的抗肿瘤作用机制奠定了基础。

关键词：可利霉素异戊酰螺旋霉素Ⅰ 螺旋霉素结肠癌LoVo细胞增殖凋亡迁移转录组

利用CRISPR-Cas9系统与核糖体工程获得新型可利霉素产生菌

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生物工程学报 2021年第6期37卷 2116-2126页

作者：刘娟娟张妍赫卫清中国医学科学院医药生物技术研究所卫健委抗生素生物工程重点实验室中国医学科学院药物合成生物学重点实验室北京100050 沈阳同联集团有限公司辽宁沈阳110042

可利霉素(Carrimycin,CAM)是将异戊酰基转移酶基因(Isovaleryltransferase gene,ist)导入到螺旋链霉菌中产生的以异戊酰螺旋霉素(Isovalerylspiramycin,ISP)为主组分的抗生素。原工程菌中的ist基因与螺旋霉素(Spiramycin,SP)生物合成基因簇相距较远,且具有两种抗性基因,难以对其进行基因改造,因此需要构建新型CAM工程菌株。文中通过CRISPR-Cas9基因编辑系统靶向切割2个位点,将ist和其正调控基因acyB2通过同源重组插入到SP生物合成基因簇附近且不参与SP合成的orf54基因下游,获得2种无外源抗性基因插入的CAM产生菌54IA-1和54IA-2,经发酵产物检测发现54IA-2菌株中的ISP产量明显高于54IA-1菌株。通过实时定量PCR (Quantitative real-time PCR,qPCR)检测证实54IA-2菌株中ist和acyB2基因以及部分SP生物合成基因的表达量均高于54IA-1菌株。为进一步获得高产菌株,以54IA-2为出发菌株,利用核糖体工程的方法筛选利福平(Rifampicin,RFP)抗性菌株,在RFP浓度为40μg/mL的抗性菌株中,ISP的产量明显提高,最高可达842.9μg/mL,比原始菌株提高约6倍。对其中7株菌的rpoB基因进行测序分析,每株菌的第576位丝氨酸都突变为丙氨酸,在其他错义突变中产量最高的菌株RFP40-6-8在第424位的谷氨酰胺突变为亮氨酸。综上所述,本研究应用CRISPR-Cas9系统成功构建了无任何抗性标记的新型CAM工程菌株54IA-1和54IA-2,并通过核糖体工程技术筛选获得了新型CAM高产菌株RFP40-6-8,为CAM工程菌株的进一步优化改造奠定了基础。

关键词：可利霉素 4″-O-异戊酰基转移酶基因 CRISPR-Cas9系统核糖体工程

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可利霉素药理活性研究进展

中国抗生素杂志 2023年第6期48卷 610-616页

作者：夏明钰赵小峰谷普庆王以光赫卫清沈阳药科大学沈阳110016 沈阳同联集团有限公司沈阳110042 中国医学科学院医药生物技术研究所北京100050

可利霉素属于16元环大环内酯类抗生素,由多种酰化螺旋霉素组成,以3种异戊酰化螺旋霉素为主组分,在遗传改造后的螺旋链霉菌中发酵产生。它已经被国家药品监督管理局批准为国家一类新药,主要用于治疗上呼吸道感染。可利霉素除了具有抗细... 详细信息

可利霉素属于16元环大环内酯类抗生素,由多种酰化螺旋霉素组成,以3种异戊酰化螺旋霉素为主组分,在遗传改造后的螺旋链霉菌中发酵产生。它已经被国家药品监督管理局批准为国家一类新药,主要用于治疗上呼吸道感染。可利霉素除了具有抗细菌感染作用以外,还发现它具有多种药理活性如抗肿瘤、抗肝纤维化、抗炎、免疫调节等作用。最近研究还证实可利霉素还具有抗病毒活性,特别是对新冠病毒(SARS-CoV-2)也有良好的抑制活性,并在临床试验中证实对新冠肺炎患者具有一定疗效。阐明这些非抗菌的生物活性机制对扩宽可利霉素的适应症具有重要意义。

关键词：可利霉素大环内酯类抗生素药理活性

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格尔德霉素生物合成基因功能的验证

生物工程学报 2008年第7期24卷 1133-1139页

作者：赫卫清刘玉瑛孙桂芝王以光中国医学科学院/中国协和医科大学医药生物技术研究所卫生部抗生素生物工程重点实验室北京100050

格尔德霉素(Geldanamycin,Gdm)作为热休克蛋白90的特异性抑制剂,是非常有前景的抗肿瘤和抗病毒的药物,我们已从吸水链霉菌17997(Streptomyces hygroscopicus17997)的基因文库中获得了Gdm大部分生物合成基因。为了研究主要基因的功能,选... 详细信息

格尔德霉素(Geldanamycin,Gdm)作为热休克蛋白90的特异性抑制剂,是非常有前景的抗肿瘤和抗病毒的药物,我们已从吸水链霉菌17997(Streptomyces hygroscopicus17997)的基因文库中获得了Gdm大部分生物合成基因。为了研究主要基因的功能,选择了聚酮合酶基因(Polyketide synthase gene,pks)的第六模块、单加氧酶基因(Mono-oxygenase gene,gdmM)和氨甲酰基转移酶基因(Carbamoyltransferase gene,gdmN)3个基因作为靶点分别进行基因阻断,获得了基因同源双交换的阻断变株△pks、△gdmM和△gdmN。经HPLC检测证实这些基因的阻断变株均不产生Gdm,基因回复实验排除了基因阻断所可能造成的极性效应对其它基因表达的影响,说明所克隆的pks、gdmM和gdmN基因确实是Gdm生物合成所必需的基因。

关键词：吸水链霉菌17997 格尔德霉素(Gdm) 基因阻断基因回复

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海洋微生物来源的天然产物开发研究进展

应用与环境生物学报 2011年第2期17卷 287-294页

作者：陈菲菲王勇王以光赫卫清中国医学科学院/北京协和医学院医药生物技术研究所卫生部抗生素生物工程重点实验室北京100050 中国医药集团四川抗菌素工业研究所成都610052 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所合成生物学重点实验室上海200032

综述了近年来海洋微生物来源天然产物研究的新进展,总结了该类天然产物的开发策略.通过对样品采用不同的预处理方式、不同的分离培养基以及新的培养方法,讨论如何获得海洋来源的特有微生物和增加海洋来源微生物类群的多样性.阐述了在海... 详细信息

综述了近年来海洋微生物来源天然产物研究的新进展,总结了该类天然产物的开发策略.通过对样品采用不同的预处理方式、不同的分离培养基以及新的培养方法,讨论如何获得海洋来源的特有微生物和增加海洋来源微生物类群的多样性.阐述了在海洋微生物天然产物的开发过程中,采用宏基因组技术及基因组测序等手段,来发现难培养或不可培养微生物中的天然产物以及处于"沉默"状态的天然产物.最后介绍了异源生物合成、组合生物合成以及核糖体工程等技术在海洋微生物天然产物开发和改造中的应用,并举例论述了海洋微生物天然产物的开发.

关键词：海洋微生物宏基因组筛选基因组测序异源生物合成组合生物合成

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格尔德霉素生物合成的调控基因

生物工程学报 2008年第5期24卷 717-722页

作者：赫卫清雷健刘玉瑛王以光中国医学科学院/中国协和医科大学医药生物技术研究所卫生部抗生素生物工程重点实验室北京100050

从吸水链霉菌17997中克隆了格尔德霉素(Geldanamycin,Gdm)生物合成酶基因簇,通过生物信息学分析发现两个LAL(Large ATP-bindingregulators of the LuxR family)家族的调控基因gdmRI和gdmRII,基因阻断和基因回复实验证实这两个基因产物... 详细信息

从吸水链霉菌17997中克隆了格尔德霉素(Geldanamycin,Gdm)生物合成酶基因簇,通过生物信息学分析发现两个LAL(Large ATP-bindingregulators of the LuxR family)家族的调控基因gdmRI和gdmRII,基因阻断和基因回复实验证实这两个基因产物都正调控Gdm的生物合成。

关键词：格尔德霉素(Geldanamycin,Gdm) 调控基因基因阻断

吸水链霉菌17997产生的4,5-双氢格尔德霉素的鉴别与检测

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中国抗生素杂志 2009年第5期34卷 267-271页

作者：张侃武临专林灵赫卫清孙桂芝王以光沈阳药科大学沈阳110016 中国医学科学院北京协和医院医药生物技术研究所卫生部抗生素生物工程重点实验室北京100050 东北农业大学哈尔滨150030

本文对从吸水链霉菌17997发酵提取获得的格尔德霉素精制品进行了LC-MS-MS分析,发现其中含有4,5-双氢格尔德霉素组分。对吸水链霉菌17997摇瓶发酵产物的硅胶板薄层层析分析表明,4,5-双氢格尔德霉素组分在发酵中期有积累。已知4,5-双氢格... 详细信息

本文对从吸水链霉菌17997发酵提取获得的格尔德霉素精制品进行了LC-MS-MS分析,发现其中含有4,5-双氢格尔德霉素组分。对吸水链霉菌17997摇瓶发酵产物的硅胶板薄层层析分析表明,4,5-双氢格尔德霉素组分在发酵中期有积累。已知4,5-双氢格尔德霉素的抗肿瘤活性比格尔德霉素差,因而需要限制其在格尔德霉素制品中的含量。本文研究结果对以吸水链霉菌17997等为产生菌研究格尔德霉素发酵,促进4,5-双氢格尔德霉素转化为格尔德霉素以提高发酵液的品质,以及检测格尔德霉素制品中的4,5-双氢格尔德霉素组分具有实际意义。

关键词：吸水链霉菌17997 4,5-双氢格尔德霉素格尔德霉素液相质谱