在Paenibacillus polymyxaxa中"最后一线抗生素"胆固醇素的代谢工程

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 生物技术是生物技术.
• 制药科学 制药科学

背景情况:

• 胆固醇素 (polymyxin E) 是一种关键的最后一线抗生素,用于治疗耐多药格兰氏阴性细菌感染.
• 目前的素生产面临着低产量和发酵杂质的挑战,阻碍了药物开发.
• 高纯度的胆固醇活性药物成分 (API) 对于持续的治疗疗效和药理动力学至关重要.

研究的目的:

• 通过对天然生产菌株的代谢工程来提高素标位和纯度.
• 识别和利用基因组信息进行有针对性的菌株改进.
• 开发一种简单的高纯度素 API 的发酵过程.

主要方法:

• 挖掘Paenibacillus polymyxaATCC 842的基因组,以确定其胆固醇生产能力.
• 系统地禁用七个非必需的生物合成基因集群 (BGCs),以减少竞争中的代谢物.
• 工程的L-2,4-diaminobutyric酸 (L-2,4-DABA) 途径,以提高素前体供应.
• 优化发酵条件通过前体料 (L-异氨酸和L-氨酸).

主要成果:

• 改造后的P14菌株显示,胆固醇度增加了82%,并消除了诸如三甲素等杂质.
• 改造的P19菌株获得了649.3mg/L的胆固醇位,比野生类型改善了269%.
• 补充L-单氨酸和L-单氨酸导致88%的高纯度素A.
• 代谢工程成功地解决了非模型生物体中的标位和纯度限制.

结论:

• 代谢工程是一种强大的策略,用于增强非模型菌株的脂抗生素生产.
• 开发的方法使高效,高纯度的素API直接通过发酵生产成为可能.
• 这一进步促进了对抗具有挑战性的细菌感染的素的临床应用.