庆大霉素生物合成基因簇是一个独具特色,潜含开发前药或新化合物的生物合成基因宝库。采用交叉遗传学技术,研究了9个基因对庆大霉素生物合成的贡献程度,其中5个基因对庆大霉素的生物合成有重要贡献,4个基因未见贡献。 5个有重要贡献的基因,可以获得新化合物和重要的产业化工程菌。 基因genK为负责庆大霉素绛红糖胺C6’的甲基化,敲除genK,得到的工程菌,主要积累庆大霉素C1a和少量C2b;基因genN理论推测为氨基化酶,但实际是一个可以改变代谢途径的关键基因,其功能与理论推测不一致,敲除后工程菌积累了新化合物:其分子量为525和524的占主导,还有少量分子量为498和504;基因genP理论推测为脱氧酶(磷酸转移酶),验证结果为负责催化庆大霉素绛红糖胺C3’,C4’双脱羟基酶,与理论推测吻合;基因genS2理论推测为氨基化酶,验证结果是负责催化庆大霉素加拉糖胺C3氨甲基化的关键基因,与理论推测部分吻合,得到的工程菌积累庆大霉素A2;基因genB4理论推测为氨基化酶,验证结果发现它是一个参与庆大霉素生物合成的关键酶,敲除后几乎不再合成庆大霉素C组分,而是形成非常复杂的未知化合物,与理论推测不符;基因genB3理论推测为氨基化酶,验证结果是负责庆大霉素绛红糖胺C6’氨基化的关键基因,敲除genB3,阻断庆大霉素X2到庆大霉素JI-20A的合成,代谢流转向合成庆大霉素C1途径。同时敲除genB3P后,工程菌积累代谢产物JI-20B和G-418,基因功能与预测基本一致。 4个未见贡献的基因:genH、genI、genG和genT功能验证结果显示,对庆大霉素族的生物合成,没有明显影响,不是庆大霉素生物合成的关键基因,其功能与理论预测不符。 总之,基因功能理论推测与实际功能有一定差距,需要逐个验证。