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ACS Synth Biol:链霉菌次级代谢产物产量的适配策略研究新进展

作者:佚名 来源:MedSci梅斯 日期:2017-12-06
导读

          链霉菌能够产生丰富的次级代谢产物,目前临床上应用的抗生素约三分之二由该属微生物产生,因此链霉菌被称为药物合成的天然细胞工厂。然而,自然界分离得到的野生链霉菌抗生素合成水平很低,难以满足产业化的要求;已经产业化的工程菌株也需要不断提高产量,以降低生产成本。因此,如何获得链霉菌高产菌株成为几十年来对其进行基础及应用研究的重要主题之一。

关键字:  链霉菌 

        链霉菌能够产生丰富的次级代谢产物,目前临床上应用的抗生素约三分之二由该属微生物产生,因此链霉菌被称为药物合成的天然细胞工厂。然而,自然界分离得到的野生链霉菌抗生素合成水平很低,难以满足产业化的要求;已经产业化的工程菌株也需要不断提高产量,以降低生产成本。因此,如何获得链霉菌高产菌株成为几十年来对其进行基础及应用研究的重要主题之一。

        在微生物合成生物学改造过程中,通过表达控制元件对相关生物合成途径进行精细调控,能够显着提高目标产物的生物合成能力。然而,对于重要的抗生素生产者链霉菌,由于缺少必要的表达控制元件积累,尚没有精细调控策略的相关报道,这严重制约了链霉菌的工程改造。中科院微生物生理代谢研究组立足于这一问题,开发了一系列链霉菌合成生物学研究必要的表达控制元件。近日,微生物生理代谢研究组研究发现,次级代谢产物的合成时序与链霉菌前体供应等生理状态不匹配是制约产量提高的一个重要原因。为了解决这一问题,该研究组利用链霉菌时序启动子,建立优化、适配次级代谢产物生物合成的全新自调控策略:首先,利用诱导启动子在“时间”和“强度”两个维度优化链霉菌次级代谢合成基因簇的表达,找到高产的最优条件;然后,在该最优条件下进行全局时序转录谱分析,筛选和诱导启动子一致的生理时序启动子;最后,利用筛选的生理启动子替换诱导启动子实现次级代谢合成基因簇的优化表达。这一策略对于提高链霉菌次级代谢产物产量具有普遍意义。相关文章发表在ACS Synth Biol。

        这一策略在微生物生理代谢研究组与某制药公司的合作项目中得到应用,使公司四环类抗生素生产菌产量得到显着提高。

        该研究工作得到科技部,国家自然科学基金委,中国科学院青年创新促进会的支持。

        原始出处:

        Li S, et al.,An Autoregulated Fine-Tuning Strategy for Titer Improvement of Secondary Metabolites Using Native Promoters in Streptomyces.ACS Synth Biol.October 31, 2017.

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