博莱霉素（Bleomycin）是由轮枝链霉菌产生的一种PKS/NRPS杂合的广谱抗肿瘤抗生素，用于临床恶性肿瘤的治疗。博莱霉素在其原始产生菌中产量低，生产水平亟待提高。然而，轮枝链霉菌遗传操作困难，当前鲜有运用理性手段来大幅度提高博莱霉素产量的报道。
近日，中国科学院微生物研究所刘钢课题组在Science China Life Sciences上，发表了题为Remarkable enhancement of bleomycin production through precise amplification of its biosynthetic gene cluster in Streptomyces verticillus的研究论文。该研究利用基因簇精准倍增技术显著提升轮枝链霉菌中博莱霉素的产量。
刘钢课题组在轮枝链霉菌中构建出含有ZouA系统高频倍增体系，并利用安普霉素抗性基因（aac(3)IV）和邻苯二酚2，3-双加氧酶基因（xylE）组成的双报告基因系统开展基因簇倍增效率检测。研究基于抗性富集培养条件下ZouA系统的高频倍增及双报告基因系统高通量筛选，获得了分别含有1-6个拷贝博莱霉素生物合成基因簇的重组菌株。研究将分别含有1-6个拷贝博莱霉素生物合成基因簇的重组菌株进行发酵培养，发现博莱霉素A2的产量随基因簇拷贝数增加而提高，而博莱霉素B2的产量变化不明显。在含有6个拷贝基因簇的重组菌株IMS51中博莱霉素的产量提高至出发菌株的9.59倍，表明通过倍增生物合成基因簇可有效提高轮枝链霉菌中博莱霉素的产量。
该研究为利用生物合成基因簇倍增提高链霉菌中抗生素产量提供了快捷和高效的工具。
利用基因簇精准倍增技术显著提升轮枝链霉菌中博莱霉素的产量
研究团队单位：微生物研究所