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，已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极低，其生产水平亟待提高。然而，轮枝链霉菌遗传操作困难，目前鲜有通过理性手段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，通过基因簇精准倍增技术显著提升了轮枝链霉菌中博莱霉素的产量。
在该研究中，刘钢课题组在轮枝链霉菌中成功构建了含有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进行基因簇倍增效率的检测。通过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。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。最终在含有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以有效的提高轮枝链霉菌中博莱霉素的产量。本研究为通过生物合成基因簇倍增提高链霉菌中抗生素产量提供了一个快捷和高效的工具。图1. 通过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。

图1. 通过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。
中国科学院微生物研究所博士研究生李红为该文章的第一作者，刘钢研究员为通讯作者。