庆大霉素及其相关产物在工业底盘细胞中的高效合成

作者：吴亮亮; 常莹莹; 邓子新; 刘天罡^*

来源：合成生物学, 2022, 3(06): 1277-1291.

DOI：10.12211/2096-8280.2022-004

• 庆大霉素
• G418
• 西索米星
• 氨基糖苷类抗生素
• 棘孢小单孢菌

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。

• 单位
  武汉生物技术研究院; 武汉大学