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阿扎霉素（Azalomycin） F系列化合物是由海南红树林土壤中分离筛选得到的链霉菌（Streptomyces sp.）211726所产生的具有独特的大环内酯结构的抗生素。该抗生素具有广谱的抗真菌和抗细菌活性,同时,其毒性实验还表明除阿扎霉素F5a外其余12种化合物均对人类结肠癌细胞HCT-116表现出一定的细胞毒作用,暗示着该类化合物在人类肿瘤疾病治疗方面的潜在应用。此外,该抗生素还具有显著的抗尖孢镰刀菌的活性,预示着以此为代表的该类大环内酯类抗生素在香蕉枯萎病化学防治方面的将具有潜在的开发前景。尽管阿扎霉素F系列化合物具有重要的生物学活性,但其生物合成机制还尚未揭示,因此,对阿扎霉素生物合成机制的透彻阐明,将为通过合成生物学或组合生物合成方法实现大环内酯类抗生素的定向优化和改造提供理论依据。阿扎霉素F系列化合物种类繁多,结构略有不同,其中阿扎霉素F3a结构最为简单,产量较高。因此,本研究中即以F3a为代表开展了阿扎霉素F系列化合物的生物合成机制的研究。首先,本研究对阿扎霉素产生菌Streptomyces sp.211726基因组进行了序列测定。通过生物信息学分析,同时结合阿扎霉素F3a结构以及聚酮合酶（Polyketidesynthases, PKS）催化合成的特点,在基因组定位了可能的阿扎霉素生物合成基因簇,同时,通过该基因簇中关键的CoA连接酶编码基因azl4的同框敲除证明了该基因簇的正确性。在此基础上,通过同框敲除策略对边界候选基因进行失活和LC-ESI-HRMS分析,从而成功确定了阿扎霉素生物合成基因簇的左右边界。其次,通过对阿扎霉素生物合成基因簇的生物信息学分析,确定出5个可能与阿扎霉素生物合成相关的基因（azl2、azl3、azl4、azl5和azl13）、4个与调节相关的基因（azl6、azl8、azl9和azl12）和其它3个功能不明确的基因（azl7、azl10和azlll）。利用同框缺失策略对其中7个关键基因进行了失活,通过LC-ESI-HRMS分析检测各突变株中阿扎霉素F3a生物合成的变化,揭示出基因azl4可能参与阿扎霉素F3a生物合成中间体4-Guanidinobutyric的活化过程；基因azl5可能参与将活化后的4-Guanidinobutyric转移到PKS上的过程；基因azl6和azl8在阿扎霉素F3a的生物合成过程中可能发挥正调控作用；基因azl10可能与阿扎霉素F3a的抑菌活性和分泌有关；基因azl7可能不参与阿扎霉素F3a的生物合成或其参与机制尚不清楚。并通过体外酶学催化实验证明了Azl13负责阿扎霉素F3a生物合成前体物替福明（4-Guanidinobutyramide）酰胺键的水解。在各基因同框敲除和体外酶学催化的基础上,提出了阿扎霉素F3a生物合成途径的模型。这为阐明阿扎霉素生物合成途径,揭示途径中可能蕴含的新颖酶催化反应的分子酶学机制,利用分子遗传学、酶学及化学多学科交叉创造阿扎霉素新衍生物,以期获得活性更好的结构衍生物奠定了基础。此外,本研究还对在阿扎霉素生物合成基因簇中一个隶属于腈水解酶超家族的酰胺酶基因（azll3）进行了较深入的酶学研究。发现该酶属于腈水解酶家族第13个分支。通过对该酶的体外表达和酶学功能研究,揭示出Azl13具有典型的酰胺酶活性、芳基酰基酰胺酶活性和酰基转移酶活性,而且它还表现出不同寻常的底物广泛性。研究表明其最适底物是替福明（4-Guanidinobutyramide）,对于短链脂肪族酰胺类底物表现出中等活性,对于芳香族和杂环酰胺类底物则表现出微弱的活性。Azl13还能够催化乙酰胺或除草剂敌稗（Propanil）上的酰基向羟胺的转移。Azl13所表现出的底物特异性与已往报道的短链脂肪族酰胺的底物特异性有所不同,这一特性也可能正是它对高盐环境适应性的一种体现。Azl13所表现出的底物特异性预示着它在化学合成和生物降解方面有着潜在的应用价值。