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标题:【求助】聚酮合酶(PKS)基因簇的研究:方案是否可行?

koook5695[使用道具]
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【求助】聚酮合酶(PKS)基因簇的研究:方案是否可行?

各位战友,大家好!
我是一名生物化学与分子生物学的博士,但是以前在这方面没有太多的基础。博士期间的课题是关于解析能够生物合成大环内酯类化合物(macrolactin,属于聚酮类化合物)的聚酮合酶(PKS)基因簇,期望能够得到该基因簇的全基因组序列(大约是53kb),并将其进行异源表达和进一步展开组合生物合成的研究。
目前的相法是想通过构建基因组文库,再针对PKS的保守序列设计简并引物,以扩增得到的片段作为探针筛选阳性克隆,测序得到一系列的片段,最后通过生物信息学软件进行拼接得到完整基因簇。
但是不知这一方案的可行性如何,再就是博士三年一个人完成这一工作的可能性大不大,希望高手多多指教!不胜感激!
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zhezhe[使用道具]
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如果想要得到你需要的基因组全序列可以在基因BANK中查到,但是基因BANK号是要在文献中查找到的,本来想在学校的数据库寻找相应文献帮你看一下但是今天不知道怎么回事上不去学校数据库了,你可以自己在自己学校的数据库先下载一点文献看一看一般不会直接写出来都是在角落里,但是外文文献不需要太复杂注意开头或者结尾就行了一定可以查找到的,新的课题开始看文献应该是必须的,这样才能做到有的放矢,只是可能要专门注意一下而已。
在博士三年里如果思路明确,实验有条不紊不走太多冤枉路做完这些是有可能的,具体细节介绍一下自己经验,一。就是要节约时间,比如反转录是要引物的,但不是全序列的,但是在合成的公司完全可以把全序列的一起和出来,并且一定要至少都是10OD的,如果做反转录的时候要用引物,就只是和一个反转录引物,等要实时PCR时又要全序列的了然后就又和一次,这样浪费时间就至少是一周了,我的经验--时间是节约出来的,要注意细节。二,在转染的时候,我想这个应该是基础的了吧,多少都是要做的,转染的时候先转一下空的质粒看看效率,不要一上来就是按照套路,一步一步接着,等过了好久发现怎么转都不行,质粒本身转染的效率就很低,这样的情况比比皆是,浪费的时间很多,就实验本身来说我觉得是能在三年里完成的,但是如果像上面所说的弯路来回浪费时间,那恐怕就很难说了,要注意实验技术的完善和细心,如果只是像你说的得到完整基因簇,你们实验室条件能够支持的情况下是完全可以完成的。
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koook5695[使用道具]
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非常感谢楼上战友给了我几个中肯而实用的意见,虽然有的地方还不是很明白。也许我一开始还没太说清楚,我所要研究的菌株的全基因组序列是未知的,我想通过和其能够产生同一种化合物(就是我之前提到的macrolactin)的菌株(二者同属芽孢杆菌,且后者的全基因组序列已经被发表了),设计探针(今天又和导师商量了一下,打算先不用简并引物,直接针对三个功能域设计引物并以它们为探针)从以未知菌株的基因组DNA为模板构建的基因组文库中筛选阳性克隆,将阳性克隆测序,这样就得到了一系列的片段,最后把它们拼接起来。
但是我现在有点不太确定以这三个探针筛选得到的片段能否覆盖整个基因簇?再就是这两种菌株虽然有一定的同源性,但毕竟还是有差异的,不知像我这样根据另外一种菌株的基因组序列设计引物(该引物用来扩增探针)得到探针,并最终通过构建基因组文库的方法得到生物合成macrolactin基因簇的想法是否合理、可行,还请高手指教。
另外再说明一下,macrolactin属于聚酮类化合物,负责其生物合成的是聚酮合酶(PKS),上面说的作为探针的功能域就是包含在PKS中的。
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dior[使用道具]
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合成探针应该是合理的。但你的基因簇有50几kb,我看很难做表达的。
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Ao7[使用道具]
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QUOTE:
原帖由 koook5695 于 2014-2-3 18:37 发表 bbcodeurl('http://bbs.antpedia.com/images/common/back.gif', '%s')

非常感谢楼上战友给了我几个中肯而实用的意见,虽然有的地方还不是很明白。也许我一开始还没太说清楚,我所要研究的菌株的全基因组序列是未知的,我想通过和其能够产生同一种化合物(就是我之前提到的macrolactin)的菌株(二者 ...

1) Generally, PKS clusters use conserved functional domains and you can even deduce cluster organization from the antibiotic structure. it's highly possible that you will get some positive clones from the library. Actually, you can use some PKS fragments from other strains as probes directly. One thing should be considered is that one strain may harboring multiple PKS clusters, which will of course complicate your project.
2) The positive result of heterogeneous expression would be most reliable. However, it may be difficult since you cluster is as huge as 56kb. To do this, Bac based library seems necessary and a potent genetic manipulation system (tranformation, transfection or conjugation) would be essential to deliver whole cluster into host. Also, the host should also possess all transcriptional factors needed for this cluster. So, i think gene disruption or displacement experiment may be preferred to identify the edges of the cluster, if your strain is not very refractory to foreign DNA and your antibiotic is easy to be characterized.
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any333[使用道具]
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没啥意义把,人家SCIENCE都发过好几篇做这个的了,炒冷饭
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koook5695[使用道具]
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非常感谢楼上给我的课题提出了几个根本性的建议!
PKS基因簇的确是包含了几个保守区域,如酰基转移酶(AT),酮基缩合酶(KS)和酰基载体蛋白(ACP),其中尤以KS最为保守。在解淀粉芽孢杆菌(FZB42)中生物合成macrolactin的PKS基因簇--PKS2(被重新命名为mln)中 mlnB-G的氨基酸保守对于您说的可以根据均是KS。正如您提到的,可以直接用其它菌株的PKS片段作为探针,我们也打算针对mlnD设计引物进行PCR扩增,以得到的片段作为探针之一;与此同时,还针对mlnA(其保守PKS基因簇是AT)和mlnH(其保守PKS基因簇是TE)设计引物,扩增片段作为探针,这样,一共设计了3个探针,希望能够覆盖对macrolactin生物合成负责的PKS基因簇(约53kb)。在这里,之所以选择mlnD中的片段为探针,主要是考虑它的位置比较靠近中间(mlnA和mlnH在两端,且AT和TE在生物合成macrolacin的过程中都是必须的),因为我们打算构建fosmid文库(其容量是20-50kb),所以拟设计这样3个探针来获取整个53kb的基因簇,不知这个想法是否合理。而您建议的BAC文库我们也考虑过,由于我们实验室以前有师兄构建过fosmid文库,而且其容量也比较合适,所以就暂时先构建fosmid文库试试看,如果不行再考虑用BAC文库。
另外,您也提到了,一种菌株里也许包含了不知一种的PKS基因簇,的确是这样的,有文献报道FZB42中就有多种PKS基因簇,它们分别产生了不同的化合物,macrolactin是其中一种,其它主要还有bae(负责合成Bacillaene)和dfn(负责合成Difficidin)等,这确实比较麻烦!我们在设计引物时,对于mlnA(AT),由于已有师兄将其序列测出(且是在我们的目的菌株中),因此我直接根据这段测序的序列设计了引物。对于mlnH(TE),其对应的PKS保守区域比较单一,即酯酶(TE),因此我们就根据编码TE的核苷酸序列设计了一段引物,且这段引物经BLASTn比对后只与mlnH特异性的同源。对于mlnD(KS),由于mlnB-G的保守结构域都是KS,且KS在FZB42中的其它PKS基因簇中也是最为保守的,而我们的目的是针对mlnD设计的引物能够对mlnD有特异性,所以我先将mlnD的KS保守氨基酸序列与FZB42中的其它KS保守序列进行了BLAST比对,发现mlnD的KS保守氨基酸序列与FZB42中其它19段区域都有较高的相似性,于是有采用多序列比对的方式找出了mlnD与它们不同的氨基酸序列,以其为模序设计引物。但是经BLAST比对后还是有几个区域(如mlnG,mlnE,baeL等)与该引物的3‘末端匹配。也许在扩增时会把它们也扩出来,但我觉得不能再这样纸上谈兵了,虽然引物还存在一定的缺陷,但我还是想先实践一下。
关于异源表达这段53kb的基因簇我也觉得相当有难度,毕竟其中各结构域的序列都不得而知,目前心里还没有谱,这是我得到生物合成macrolactin基因簇后的工作,希望能继续得到您的指点!不胜感激!
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dior[使用道具]
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Biosynthesis of complex polyketides in a metabolically engineered strain of E-coli
N久前的老文章唉,这课题现在做有点过时了
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koook5695[使用道具]
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看来楼上的战友也是做生物合成方面的。
这篇文献我只看到了摘要,可以了解到这篇文献是研究红霉素的PKS生物合成途径,类似的文献我也看到过,一般都是综述,比如TOLERANCE AND SPECIFICITY OF POLYKETIDE SYNTHASES(1999年)和Polyketide biosynthesis: a millennium review(2001年),这两篇文献中也都提到了红霉素的PKS。
但是我想我用的菌株是我们实验室从海洋沉积物中分离出来的,而且我研究的该菌产生的一种化合物的PKS基因簇,不能说是一点价值都没有吧。
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dior[使用道具]
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QUOTE:
原帖由 koook5695 于 2014-2-3 18:40 发表 bbcodeurl('http://bbs.antpedia.com/images/common/back.gif', '%s')
看来楼上的战友也是做生物合成方面的。
这篇文献我只看到了摘要,可以了解到这篇文献是研究红霉素的PKS生物合成途径,类似的文献我也看到过,一般都是综述,比如TOLERANCE AND SPECIFICITY OF POLYKETIDE SYNTHASES(1999年)和P ...


先把基因克隆出来吧,再找几个已知的PKS基因簇,组合这些生物基因簇内的基因也许能出篇好文章
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