基于链霉菌C36基因组基因信息的天然产物挖掘研究文献综述

 2022-12-29 07:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)1. 课题的选题依据1.1课题的来源与背景微生物资源尤其是放线菌是天然产物的重要储存库,从微生物天然产物中发现的抗生素极大地改善了临床治疗的现状,为人类的健康做出了突出的贡献[1]。

随着基因测序技术的发展和基因分析方法的成熟,人们发现许多放线菌中存在丰富的编码次级代谢产物的生物合成基因,并且这些生物合成基因通常成簇排列在基因组中,为其编码产物的预测和生物合成研究提供了便利。

虽然只有一小部分与已知代谢物相关联,更多的是功能未知的隐性基因簇( cryptic gene cluster),但也足以显示出链霉菌巨大的天然产物合成潜力。

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%,代谢途径复杂,能够产生许多结构新颖的次级代谢产物,在医疗、农业、食品、化工等方面具有重要的应用价值。

但抗生素在临床治疗的广泛应用导致了日益严重的耐药问题,这极大地影响了人类的生活质量和生命健康[2],迫使研究人员寻找更有效的方法来筛选获得更多的药物。

传统的寻找新化合物的方法主要是通过化合物特异性或生物活性追踪对微生物发酵取物进行筛选[3],具有低效性和盲目性,虽然链霉菌的基因组中含有合成某新型天然产物的基因簇,但不能保证此基因簇一定是表达的或者说表达的量一定能被检测到,这也就导致了利用传统方法所发现得到的次级代谢产物往往是有限的,甚至可以说远低与低于理想值。

而基因组学的出现则促进了新药研发领域的进一步发展,尤其是从微生物天然产物中发掘有潜力的药物。

随之出现的基因组挖掘技术,同样利用微生物的基因组信息预测其合成特定天然产物的潜能,选择合适的方法激活沉默基因簇,最后进行化合物分离纯化和结构鉴定实现一种新的天然产物的发现。

越来越多的微生物基因组序列得到测定,都给出了相同的结果,微生物尤其是链霉菌中包含大量次级代谢产物合成基因簇。

科学家在2002年完成的天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)的全基因组序列测定,发现其基因组中含有20多个天然产物合成基因簇。

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