發(fā)酵工程制藥(二)

1、獲得新型結(jié)構(gòu)和生物活獲得新型結(jié)構(gòu)和生物活性的抗生素變得越來越難性的抗生素變得越來越難一一. 自然分離自然分離合成步驟繁多、合成產(chǎn)率低下合成步驟繁多、合成產(chǎn)率低下二二. 化學(xué)合成化學(xué)合成直接從自然界分離得到的菌株為野生型菌株。直接從自然界分離得到的菌株為野生型菌株。菌種選育菌種選育突變、體內(nèi)重組、突變、體內(nèi)重組、體外重組（基因工程）體外重組（基因工程）往往低產(chǎn)甚至不產(chǎn)所需的產(chǎn)物，只有經(jīng)過往往低產(chǎn)甚至不產(chǎn)所需的產(chǎn)物，只有經(jīng)過進(jìn)一步的人工改造才能真正用于工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步的人工改造才能真正用于工業(yè)生產(chǎn) 這是一種自覺的、能像工程一樣事先設(shè)這是一種自覺的、能像工程一樣事先設(shè)計(jì)和控制的育種技術(shù)，可以完成超遠(yuǎn)緣

2、雜交，計(jì)和控制的育種技術(shù)，可以完成超遠(yuǎn)緣雜交，是最新最有前途的育種方法。是最新最有前途的育種方法。 在已知的微生物所產(chǎn)在已知的微生物所產(chǎn)生的抗生素中，約生的抗生素中，約2 23 3由放線菌產(chǎn)生，而其中由放線菌產(chǎn)生，而其中的的8080來源于鏈霉菌；來源于鏈霉菌；鏈霉菌屬中的鏈霉菌，鏈霉菌屬中的鏈霉菌，有約有約500500個(gè)種。個(gè)種。 目前用于治療急性白血病目前用于治療急性白血病(Leukemia)(Leukemia)與淋與淋巴瘤巴瘤(Lymphomas)(Lymphomas)有良好療效的阿克拉霉素有良好療效的阿克拉霉素（AclacinomycinAclacinomycin），它是由），它是由St

3、reptomyces Streptomyces galilaeus galilaeus 合成的聚酮類化合物，其合成酶合成的聚酮類化合物，其合成酶的生物合成涉及的生物合成涉及1313個(gè)基因，緊密成簇排列。個(gè)基因，緊密成簇排列。返回返回 放線紫紅素放線紫紅素是由天藍(lán)鏈霉菌合成的多酮是由天藍(lán)鏈霉菌合成的多酮肽抗菌素肽抗菌素,大約通過大約通過16個(gè)步驟合成；個(gè)步驟合成； 對對76個(gè)阻斷突變體個(gè)阻斷突變體(act -)進(jìn)行互補(bǔ)測驗(yàn)研究，進(jìn)行互補(bǔ)測驗(yàn)研究， Rudd和和Hopwood將它們分成將它們分成7個(gè)組，每組代表在不同的生物個(gè)組，每組代表在不同的生物合成步驟發(fā)生損傷。合成步驟發(fā)生損傷。 Act和和a

4、ct 不能與其它突變株互補(bǔ)，說明這兩個(gè)突不能與其它突變株互補(bǔ)，說明這兩個(gè)突變發(fā)生在放線紫紅素生物合成的最早期的步驟中；變發(fā)生在放線紫紅素生物合成的最早期的步驟中； 用用pIJ922質(zhì)粒從質(zhì)粒從act 菌株中克隆了一個(gè)菌株中克隆了一個(gè) BamH25 bp片段，可以與除片段，可以與除act 外的其它阻斷株互補(bǔ)；外的其它阻斷株互補(bǔ)； 用基因克隆的方法，將用基因克隆的方法，將act+菌株中相當(dāng)大的菌株中相當(dāng)大的DNA片段片段(1530 kb)克隆到載體克隆到載體pJJ922上，組建成重組質(zhì)粒上，組建成重組質(zhì)粒pJJ2303，它能互補(bǔ)所有，它能互補(bǔ)所有7組組act -突變株，并能使不產(chǎn)突變株，并能使不產(chǎn)

5、生任何一類多酮肽抗菌素的小小鏈霉菌合成放線紫紅生任何一類多酮肽抗菌素的小小鏈霉菌合成放線紫紅素。這個(gè)片段顯然是放線紫紅素生物合成全部基因組素。這個(gè)片段顯然是放線紫紅素生物合成全部基因組成的基因簇。成的基因簇。前體 中間產(chǎn)物2中間產(chǎn)物14中間產(chǎn)物15中間產(chǎn)物1放線紫紅素actactact act actactact act act act act act 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 62255氨基糖苷類氨基糖苷類act act ( (編碼聚酮合成酶編碼聚酮合成酶 ketosynthase, KSketosynthase, KS和鏈長決定子和鏈長決定子 chain length c

6、hain length determining, CLF) determining, CLF) ；act act ( (編碼酮基還原酶編碼酮基還原酶 ketoreductase, KR)ketoreductase, KR)酶法生產(chǎn)氨基酸工藝中，主要是通過克隆某些酶系基因來生酶法生產(chǎn)氨基酸工藝中，主要是通過克隆某些酶系基因來生產(chǎn)氨基酸。如，把色氨酸合成酶基因與絲氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶基產(chǎn)氨基酸。如，把色氨酸合成酶基因與絲氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶基因與質(zhì)粒載體重組，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，用于酶法生產(chǎn)因與質(zhì)粒載體重組，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，用于酶法生產(chǎn)L-色氨酸。色氨酸。 A A+ + B B A B A B+ + A A+ + B

7、 B A B A B+ + 突變型突變型 屬同一順反子屬同一順反子野生型野生型 屬不同順反子屬不同順反子反式反式: : A A+ + B B+ + A B A B反式反式: :順式順式: :野生型野生型 順式排列（順式排列（ciscis）：）： 兩個(gè)擬等位基因在同一條染色體上，另一條同源染色體的相對兩個(gè)擬等位基因在同一條染色體上，另一條同源染色體的相對位置上排列著野生型基因，表現(xiàn)為野生型。位置上排列著野生型基因，表現(xiàn)為野生型。反式排列（反式排列（transtrans） 兩個(gè)擬等位基因分別位于兩條同源染色體上（野生型基因也位于兩兩個(gè)擬等位基因分別位于兩條同源染色體上（野生型基因也位于兩條不同同源染色體上），使兩條染色體都是有缺陷的，表現(xiàn)為突變型。條不同同源染色體上），使兩條染色體都是有缺陷的，表現(xiàn)為突變型。如果表現(xiàn)如果表現(xiàn)為野生型為野生型，則兩個(gè)擬等位基因分別就是兩個(gè)基因。，則兩個(gè)擬等位基因分別就是兩個(gè)基因。A b1 A b2 a1 BA b2MutantWild type 不同的不同的非等位基因非等位基因 同一等位基因同一等位基因 功能互補(bǔ)效應(yīng)功