雷帕链霉菌次级代谢产物及其生物合成的研究进展

摘要：雷帕链霉菌(Streptomyces rapamycinicus)是一种重要的工业菌株,主要用于生产新型大环内酯类抗生素——雷帕霉 素。该抗生素具有抗真菌、抗肿瘤、免疫抑制和抗衰老等众多生物活性,临床上主要用作器官移植的免疫抑制剂以及抗肿瘤药 物。全基因组测序表明,雷帕链霉菌野生型菌株NRRL5491基因组全长12.7Mb,编码多达48个次级代谢产物生物合成基因簇(共 长达3Mb),证明其具备强大的次级代谢潜力。除雷帕霉素以外,至今已有多种活性天然产物被鉴定,包括放线菌酸、尼日利亚 菌素、洋橄榄叶素、安莎类抗生素和六烯类抗生素等,相关合成基因簇及其生物合成途径已被解析。本文将就雷帕链霉菌中各 种次级代谢产物的生物学功能、生物合成基因簇及其生物合成过程等研究进展进行总结梳理,并就如何更好挖掘雷帕链霉菌中 的活性天然产物进行简单展望与讨论。     

雷帕霉素生物合成及其分子调控的研究进展

雷帕霉素是一种 31 元大环内酯类抗生素,由雷帕链霉菌 (Streptomyces rapamycinicus)、游动放线菌 N902-109 (Actinoplanes sp. N902-109)与伊氏链霉菌(Streptomyces iranensis)等放线菌菌株产生,具有广泛的生物活性,包括抗真菌、免疫抑制、 抗肿瘤、神经保护和抗衰老等,市场应用前景非常广阔。目前,其生物合成途径已被清楚解析,研究证实它由一种杂合 I 型聚 酮合酶 (PKS, polyketide synthase)/ 非核糖体肽合成酶 (NRPS, nonribosomal peptide synthetase) 负责合成。基因簇全长约 107.3kb, 共含有 26 个基因,其中 5 个编码调控蛋白,参与调控雷帕霉素的生物合成。鉴于雷帕霉素及其衍生物在临床上的重要用途,其 生物合成及其分子调控一直是大家的关注点,并取得了长足的进展,为雷帕霉素高产菌株的分子育种及新活性衍生物的挖掘奠 定了良好的基础。本文将主要总结雷帕霉素生物合成基因簇、生物合成途径及其分子调控机制方面的研究进展,并将就该重要 抗生素的发现及其衍生物的功能、高产菌株育种等方面的研究进行简单回顾。     

酰亚胺酶法制备普瑞巴林中间体(R)-3-异丁基戊二酸单酰胺

目的 利用重组酰亚胺酶催化3-异丁基戊二酸亚胺(3-isobutylglutaric anhydride, IBI)的去对称化水解,制备普瑞巴林的重要中间体(R)-3-异丁基戊二酸单酰胺[(R)-3-isobutyl glutaric acid monoamide,(R)-IBM]。方法 构建酰亚胺酶BpIH基因工程菌pT67/BL21(DE3),并在摇瓶和3 L发酵罐上进行表达,细胞均质后用于底物IBI的转化反应,提取及精制得到产物(R)-IBM,并测定其色谱纯度、对映体过剩值和相对分子质量。结果与结论酰亚胺酶BpIH得到了较好的表达,3 L发酵罐中的酶活达到了1 880 mU·L^-1,利用该酶液进行IBI的转化,产物(R)-IBM的质量浓度达到了49.11 g·L^-1,转化率和提取收率分别达到了90.9%和68.74%,产物的对映体过量值达到了99.96%,该工艺路线已经具备了替代常规酶拆分路线的基础。