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Calcimycin （A23187）是从教酒链霉菌NRRL3882中分离得到的聚醚类抗生素，它能够抑制革兰氏阳性菌的生长，还能够通过抑制ATP酶的活性来抑制ATP的形成。Calcimycin还是哺乳动物细胞氧化磷酸化的解偶联剂，能够造成细胞凋亡。除此之外，calcimycin最显著的功能是对二价阳离子（钙离子，锰离子，镁离子等）有特异性的结合能力，所以被广泛的应用于二价阳离子穿膜时细胞膜生理属性的研究中。Calcimycin的化学结构包括3部分：吡咯环、螺旋环及含有取代基团的苯丙噁唑环。2010年，上海交通大学的吴秋林博士根据calcimycin的吡咯环结构设计兼并引物，成功克隆了calcimycin的生物合成基因簇。生物信息学显示，覆盖该基因簇的区域共含有56个开放阅读框（open reading frame, ORF），全长101kb。其中，负责calcimycin （A23187）生物合成的区域为64kb，包括27个ORFs。有3个orfs负责吡咯环的合成（calN1-N3），5个orfs（calA1-A5）编码I型PKS负责螺旋环的合成，4个orfs （calB1-B4）负责合成苯丙噁唑环的前体化合物--3-羟基邻氨基苯甲酸，3个调节基因（calR1-R3），1个抗性基因（calT），1个N-甲基转移酶基因（calM），1个II型硫酯酶（calG），4个其它功能基因（calCDFH）以及5个未知基因（calU1-U5）。但是calcimycin基因簇上具体基因（包括其它功能的基因以及未知基因）在calcimycin合成中的作用，还需要进一步的研究，calcimycin的生物合成途径有待于进一步完善。本研究通过基因敲除的方法，对calcimycin生物合成基因簇上的多个基因进行了功能研究，为今后此类抗生素的生物合成机理奠定基础。并通过组合生物学的方法合成了calcimycin的结构类似物，为微生物药物应用提供更多的来源。为了探明calB1-B3在A23187生物合成中的作用，通过REDIRECTRTechnology的方法对A23187产生菌染色体上的calB1-B3基因进行单基因敲除，结果calB1-B3基因被中断的突变株均积累了两种中间化合物，通过LC-MS及NMR核磁数据分析，得到了中间体的结构和去掉苯丙噁唑环的calcimycin结构一致，从而确定其和苯丙噁唑环的前体化合物3-羟基邻氨基苯甲酸的合成相关。对calB1基因中断的突变株进行体外喂养3-羟基邻氨基苯甲酸的结构类似物，得到4种结构新颖的calcimycin衍生物，用LC-MS及NMR核磁分析得到新衍生物的结构，并对其抑菌活性进行测定。其中一个calcimycin衍生物对蕈状芽孢杆菌及红色酵母菌有较好的抑菌效果，具有一定的开发应用价值。在calM基因中断的突变株的代谢产物中分离到N-脱甲基calcimycin，并以纯化的N-脱甲基calcimycin为底物研究了CalM的动力学参数。通过PCR-targeting方法对其它功能基因（calC，calD, calA3，calG和calF）及未知基因（calU1, calU2和calU3）进行中断，研究它们在calcimycin生物合成中的作用。calC编码ATP依赖的辅酶A连接酶，该基因缺失的突变株丧失了产生calcimycin的能力，但是能够积累大量的cezomycin；calD编码氧化还原酶，该基因中断突变株的calcimycin及cezomycin的产量大幅度减少；CalA3属于聚酮合酶，生物信息学分析其和calcimycin合成不相关，但体内试验显示calA3中断的突变株不能产生calcimycin及cezomycin；calG编码II型硫酯酶，calG缺失的突变株可以继续产生calcimycin，但是cezomycin的产量微乎其微；calF编码3-羟基己二烯环异构酶，calF缺失的突变株calcimycin及cezomycin的产量均大幅度减少；calU1基因中断的突变株calcimycin及cezomycin的产量也降低；calU2基因中断的突变株失去产calcimycin和cezomycin的能力，但是积累只有吡咯环和螺旋环的中间产物；calU3基因中断的突变株丧失产calcimycin的能力却大量累积cezomycin。对以上突变株进行了体外基因回补实验，回补后的突变株都恢复了生产calcimycin及cezomycin的能力。除此之外，还对基因簇上的调控基因calR1-R3进行了功能研究，体内中断实验证明调控基因会影响calcimycin的生物合成。体外实验证明纯化的CalR3蛋白可以和自身及calR2基因启动子区域的DNA相结合。为了确定calcimycin生物合成基因簇的边界基因，通过体内基因中断实验说明orf1,calU4, calU5, calH及orf29和calcimycin的合成不相关。因此将orf1定为上游边界，calU4定为下游边界。根据不同基因敲掉后突变株的代谢水平变化，推测了螺旋环的形成途径及calcimycin生物合成途径。