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合成生物学
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合成生物学/Journal Synthetic Biology JournalCSCDCSTPCD北大核心
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    基于深度学习识别RiPPs前体肽及裂解位点

    吕靖伟邓子新张琪丁伟...
    1262-1276页
    查看更多>>摘要：得益于基因测序技术的快速发展,基因组测序数据呈现爆炸式增长,核糖体合成和翻译后修饰肽(RiPPs)是近十年逐渐进入人们视野的一大类肽类天然产物.这类化合物在自然界中分布极其广泛,具有丰富的结构多样性和生物活性多样性,是天然药物的重要来源.RiPPs的发现主要依赖低通量生物实验,传统方法精确但成本高昂,随着新型计算机技术的更新迭代,包括antiSMASH、RiPP-PRISM等在内的生物信息学工具能够极大加速RiPPs挖掘进程,但依然无法突破基于同源性方法(例如搜索保守的生物合成酶)的限制——无法有效识别具有不同生物合成机制的新型RiPPs.在这里,本文首次基于自然语言处理预训练模型BERT,提出四种可以完全依赖序列数据识别RiPPs而非基于同源性及基因组上下文信息的深度学习模型,通过对各模型进行验证分析和对比,最终确定在RiPPs识别赛道上表现卓越的最佳模型BERiPPs(bidirectional language model for enhancing the performance of identification of RiPPs precursor peptides).BERiPPs能够在不考虑基因组背景的情况下以无偏见的方式识别RiPPs前体肽,并可通过条件随机场生成对前导肽裂解位点的预测,为高通量挖掘全新RiPPs提供了思路,并在一定程度下揭示了前体肽和修饰酶间的生物学底层关系.

    深度学习RiPPs前体肽预训练模型天然产物挖掘

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    • 维普
    • 万方数据

    庆大霉素及其相关产物在工业底盘细胞中的高效合成

    吴亮亮常莹莹邓子新刘天罡...
    1277-1291页
    查看更多>>摘要：庆大霉素是一种氨基糖苷类抗生素,在临床上广泛应用于治疗由革兰氏阴性菌引起的严重感染.它可由棘孢小单孢菌Micromonospora echinospora产生,生物合成途径清晰.为了提高庆大霉素的产量,本文以工业菌株M.echinospora J1-020为基础,确定庆大霉素合成基因簇信息,建立了稳定的遗传操作方法.在此基础上,使用强(kasOp*)、中(rpsLp-cf)、弱(ermE*)三种强度的启动子评估磷酸转移酶GenP的最适过表达水平,构建对应attB/attP位点整合突变株YC002、YC003、YC001.摇瓶发酵结果显示,YC001、YC002、YC003菌株的庆大霉素C组分的产量较原始菌株[(1008±57)mg/L]分别提高了16.9％[(1178±39)mg/L]、30.8％[(1319±29)mg/L]和18.8％[(1198±46)mg/L];同时,结合杂质含量,在以上三株菌株中确定了中强度启动子控制genP过表达的效果最佳,以此构建对应的稳定整合在基因组上的genP过表达菌株YC004.使得庆大霉素C组分摇瓶发酵产量提高了34.5％[(1427±37)mg/L].此外,以工业菌株M.echinospora J1-020为底盘,构建genQ敲除菌株,获得了只产生G418单一组分的菌株YC005,其摇瓶发酵产量为460 mg/L.以YC004为出发菌株,依次敲除genB4、genK,获得了只产生西索米星单一组分的菌株YC007,其摇瓶发酵产量达1046 mg/L.综上,以该工业菌株M.echinospora J1-020为底盘,借助合理的代谢工程策略有望快速获得多种氨基糖苷类抗生素的高产菌株.

    庆大霉素G418西索米星氨基糖苷类抗生素棘孢小单孢菌

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