ペニシリン生合成遺伝子クラスターの機能的特性Chrysogenum wisconsin54-1255

古典的な突然変異誘発による産業ひずみの改善は、ブラックボックスアプローチです。導入された突然変異を学び、理解するために、産業ペニシリン産生株の増幅領域をクローン化し、特徴付けました。この領域を増幅すると、クライソゲネムペニシリウムは、以前に報告されたように、抗生物質の量を増やすことができます[Barredo、J.L.、Diez、B.、Alvarez、E.、Martín、J.F.、1989a。2つのペニシリン生合成遺伝子を持ち、高収量のペニシリウムchrysogenumumの大幅な増幅。Curr。ジェネット。16、453-459;Newbert、R.W.、Barton、B.、Greaves、P.、Harper、J.、Turner、G.、1997。J.Ind。Microbiol。19、18-27]。この研究で分析された株の6つの直接反復として存在する中央56.9kbのバイオインフォマティック分析は、15のオープンリーディングフレーム（ORF）を予測しました。3つのペニシリン生合成遺伝子（PCBAB、PCBC、およびPENDE）に加えて、データベースに既知の機能のオーソログがあるOrtologueのみがあります：Saccharomyces cerevisiae遺伝子ERG25。驚くべきことに、フェニル酢酸COAリガーゼやトランスポーターなどの直接的または間接的なステップベータラクタム生合成をコードすることが知られている多くの遺伝子は存在しません。詳細な分析により、テストされた条件下で予測されたORFのほとんどについて検出可能な転写産物が明らかになりました。私たちは、生合成遺伝子クラスターのペニシリン産生と増幅に関連するこれらの役割を研究しました。予想されたこととは対照的に、3つのペニシリン生合成酵素だけをコードする遺伝子は、完全な領域を欠く変異体で完全なベータラクタム合成を回復するのに十分です。したがって、この地域における他の12のORFの役割は、ペニシリン生合成とは無関係であると思われます。

Industrial strain improvement via classical mutagenesis is a black box approach. In an attempt to learn from and understand the mutations introduced, we cloned and characterized the amplified region of industrial penicillin production strains. Upon amplification of this region Penicillium chrysogenum is capable of producing an increased amount of antibiotics, as was previously reported [Barredo, J.L., Diez, B., Alvarez, E., Martín, J.F., 1989a. Large amplification of a 35-kb DNA fragment carrying two penicillin biosynthetic genes in high yielding strains of Penicillium chrysogenum. Curr. Genet. 16, 453-459; Newbert, R.W., Barton, B., Greaves, P., Harper, J., Turner, G., 1997. Analysis of a commercially improved Penicillium chrysogenum strain series, involvement of recombinogenic regions in amplification and deletion of the penicillin gene cluster. J. Ind. Microbiol. 19, 18-27]. Bioinformatic analysis of the central 56.9kb, present as six direct repeats in the strains analyzed in this study, predicted 15 Open Reading Frames (ORFs). Besides the three penicillin biosynthetic genes (pcbAB, pcbC and penDE) only one ORF has an orthologue of known function in the database: the Saccharomyces cerevisiae gene ERG25. Surprisingly, many genes known to encode direct or indirect steps beta-lactam biosynthesis like phenyl acetic acid CoA ligase and transporters are not present. Detailed analyses reveal a detectable transcript for most of the predicted ORFs under the conditions tested. We have studied the role of these in relation to penicillin production and amplification of the biosynthetic gene cluster. In contrast to what was expected, the genes encoding the three penicillin biosynthetic enzymes alone are sufficient to restore full beta-lactam synthesis in a mutant lacking the complete region. Therefore, the role of the other 12 ORFs in this region seems irrelevant for penicillin biosynthesis.