生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院在井岡霉素代謝與發(fā)酵工程研究中取得新進(jìn)展
?????? 近日，國(guó)際代謝工程權(quán)威期刊《Metabolic Engineering》刊登了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院鐘建江和白林泉教授共同指導(dǎo)的博士生譚高翼在井岡霉素工業(yè)高產(chǎn)菌代謝工程改造方面的最新研究論文（Gao-Yi Tan, Yao Peng, Chenyang Lu, Linquan Bai*, Jian-Jiang Zhong* (2015). Engineering validamycin production by tandem deletion of γ-butyrolactone receptor genes inStreptomyces hygroscopicus5008. Metabolic Engineering 28: 74-81. DOI: 10.1016/j.ymben.2014.12.003）。
?????? 井岡霉素是由吸水鏈霉菌井岡變種（Streptomyces hygroscopicusvar.jinggangensis）產(chǎn)生的農(nóng)用抗生素，因其高效無(wú)毒、對(duì)環(huán)境友好、抗性低的特點(diǎn)，為我國(guó)防治水稻紋枯病最為重要的生物農(nóng)藥之一。目前我國(guó)井岡霉素的年產(chǎn)量達(dá)5-7萬(wàn)噸，其施用范圍和市場(chǎng)巨大。
?????? 鐘建江教授自2006年開(kāi)始與鄧子新教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展緊密合作，該合作課題組近年揭示了γ-丁內(nèi)酯（GBL）對(duì)井岡霉素合成的調(diào)控機(jī)制，首次闡釋了類A因子級(jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控井岡霉素生物合成的分子機(jī)制，為后續(xù)工程菌的高產(chǎn)改造提供了新思路，也展示了提高井岡霉素產(chǎn)量的簡(jiǎn)單有效的發(fā)酵新策略（Gao-Yi Tan, Linquan Bai*, Jian-Jiang Zhong* (2013). Exogenous 1,4-butyrolactone stimulates A-factor-like cascade and validamycin biosynthesis inStreptomyces hygroscopicus5008. Biotechnology and Bioengineering 110(11): 2984-93. DOI: 10.1002/bit.24965）。
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?????? 在本研究中，課題組發(fā)現(xiàn)在目前全基因組序列已知的放線菌中，包括井岡霉素產(chǎn)生菌吸水鏈霉菌5008在內(nèi)的約三分之一的鏈霉菌基因組中含有多套對(duì)生的GBL調(diào)控系統(tǒng)，與經(jīng)典的GBL調(diào)控系統(tǒng)具有顯著不同。通過(guò)深入研究，課題組闡釋了多套GBL系統(tǒng)對(duì)井岡霉素產(chǎn)生的調(diào)控機(jī)制，并基于該調(diào)控機(jī)制對(duì)井岡霉素工業(yè)菌進(jìn)行代謝工程改造，成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)菌的進(jìn)一步高產(chǎn)，將井岡霉素的產(chǎn)量由19 g/L提升到24 g/L，48小時(shí)發(fā)酵生產(chǎn)率由6.7 g/(L d)提高到9.7 g/(L d)，產(chǎn)量和產(chǎn)率均為目前報(bào)道過(guò)的最高值。
?????? 該項(xiàng)研究成果提出的改造策略可顯著提高工業(yè)高產(chǎn)菌株中井岡霉素的產(chǎn)量，對(duì)其他含有多套GBL系統(tǒng)的放線菌的代謝改造也具有指導(dǎo)意義，將有助于推動(dòng)我國(guó)微生物制藥產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。
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